Klimaatwiki - Gebruikersbijdragen [nl]

Feedbacks en tipping points

2025-01-31T10:23:24Z

NoraW: /* Dooi van permafrost en methaanuitstoot */

'''Het klimaatsysteem, onderdeel van Systeem Aarde, telt een groot aantal terugkoppelingen, ofwel feedback loops, die veranderingen van het klimaat versterken dan wel afremmen. Positieve terugkoppeling versterkt klimaatverandering en kan leiden tot een omslag (''tipping'' point) waardoor het klimaat in een nieuwe toestand raakt die pas op lange termijn omkeerbaar is. Negatieve terugkoppeling remt klimaatverandering af.'''

== Feedback loops (terugkoppelingen) ==
'''Feedback loops in het klimaatsysteem spelen een cruciale rol in het versterken of afzwakken van de effecten van de opwarming van de Aarde. Zij zijn bepalend voor het bereiken van een omslagpunt. Negatieve feedback vormt de kern van alle regulerende mechanismen en zorgt voor stabiliteit in een dynamisch systeem, doordat het helpt om veranderingen in het systeem te dempen. Veranderingen worden daarentegen juist versterkt door positieve feedback loops.'''<ref>[https://scied.ucar.edu/learning-zone/earth-system/climate-system/feedback-loops-tipping-points Climate Feedback Loops and Tipping Points | UCAR Center for Science Education]</ref>

Er is sprake van terugkoppeling wanneer outputs van een systeem worden teruggeleid als inputs, als onderdeel van een keten van oorzaak en gevolg die een circuit of lus (loop) vormt. Het systeem voedt zichzelf dan terug (feedback).
[[Bestand:Climate feedback loops.png|miniatuur|650x650px|''Sommige effecten van de opwarming van de Aarde kunnen de opwarming versterken (positieve terugkoppelingen) of afremmen (negatieve terugkoppelingen). Bron: Wikipedia.''|gecentreerd]]

In het geval van klimaatverandering is er sprake van een aantal positieve feedback loops die de uitstoot van broeikasgassen vergroten en daardoor de opwarming van de aarde versnellen.

Positief of negatief heeft dus niets te maken met gunstig of ongunstig, maar alleen met versterking (positief) of demping (negatief).

Omdat feedback loops lastig te integreren zijn in klimaatmodellen, geven de klimaatberekeningen de effecten van de verschillende feedback loops onvoldoende weer. Positieve feedback loops veroorzaken exponentiële toename van effecten als smelten van ijskappen, temperatuurstijging, productie van broeikasgassen, enzovoort. De opwarming kan dus nog sneller gaan dan voorspeld. Dat maakt het stoppen van broeikasgasuitstoot nog urgenter.<ref name=":0">[https://www.cell.com/one-earth/fulltext/S2590-3322(23)00004-0 Many risky feedback loops amplify the need for climate action | One Earth]</ref>

In de verdieping staat een overzicht van 41 positieve en negatieve feedback loops die van invloed zijn op klimaatverandering. De belangrijkste worden hier besproken.
[[Bestand:Feedback loops.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Kaart van feedback loops. Bron: Ripple et al. (2023).''<ref name=":0" />]]
Hierna een aantal voorbeelden van positieve en negatieve feedback loops.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

== Positieve terugkoppelingen ==
'''Positieve terugkoppelingen versterken de effecten van klimaatverandering en kunnen leiden tot tipping points: het klimaat slaat op hol.'''

=== Afnemende albedo van ijs en sneeuw ===
De albedo van een oppervlak is de mate van terugkaatsing van licht. IJs en sneeuw hebben een hoge albedo, wat betekent dat ze veel zonnestraling reflecteren. Als ijs smelt, komen donkere oceaan- of landoppervlakken bloot te liggen, die in vergelijking met ijs een lagere albedo hebben (minder licht weerkaatsen en dus meer zonnestraling absorberen), wat leidt tot verdere opwarming en meer smeltend ijs. Dit heeft weer een verdere verlaging van albedo tot gevolg en dus meer verwarming.<ref>[https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.aag2345 Observed Arctic sea-ice loss directly follows anthropogenic CO2 emission | Science]</ref>

Op de site van het Feedback Loops Project zijn animaties te vinden van feedback door smeltend ijs.<ref>[https://scientistswarning.forestry.oregonstate.edu/climate-feedback-loops-project Climate Feedback Loops Project | Alliance of World Scientists]</ref>

=== Waterdamp ===
Als de temperatuur stijgt, verdampt er meer water, waardoor er waterdamp aan de atmosfeer wordt toegevoegd. Waterdamp is een krachtig broeikasgas dat extra warmte vasthoudt, wat leidt tot verdere opwarming.<ref>[https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1171264 A Matter of Humidity | Science]</ref>

=== Dooi van permafrost en methaanuitstoot ===
Stijgende temperaturen zorgen ervoor dat permafrost ontdooit, waardoor het daarin opgeslagen methaan (een krachtig broeikasgas) vrijkomt in de atmosfeer, wat de opwarming versnelt.<ref>[https://www.nature.com/articles/nature14338 Climate change and the permafrost carbon feedback | Nature]</ref>

<youtube>mW0pUw4Nc_Q</youtube>

''Deze video laat zien hoe permafrost verdwijnt als gevolg van de opwarming. Daarbij komt methaan vrij dat de opwarming weer verder versterkt.''

=== Insectenplagen ===
Insectenplagen zijn van alle tijden, maar door klimaatverandering nemen ze toe en treffen ze harder. De getroffen ecosystemen verliezen resistentie, kunnen niet meer als klimaatbuffer optreden en worden zelf nog harder geraakt door klimaatverandering.

Zo zijn door klimaatverandering fijnsparren minder vitaal. De Fijnspar (''Picea abies'') is een voor houtproductie veel aangeplante, noordelijke boomsoort, onder doe-het-zelvers beter bekend als ‘grenen’. Hierdoor heeft een kleine keversoort, de letterzetter (''Ips typographus''), zich kunnen ontwikkelen tot een enorme plaagsoort. Binnen enkele warme zomers zijn vele tienduizenden hectaren bos in midden-Europa door deze kever met de grond gelijk gemaakt en kunnen geen CO₂ meer opnemen. Monoculturen voor bosbouw zijn het zwaarst getroffen. Doordat de letterzetter zich in monoculturen zo extreem kunnen ontwikkelen, worden ook gezonde, natuurlijke ecosystemen met fijnsparren getroffen.<ref>[https://sachsen-anhalt.nabu.de/natur-und-landschaft/wald/info.html Naturschutzbund Deutschland]</ref>

Het op grote schaal sterven van naaldbossen verzwakt een belangrijke koolstofput. Doordat minder bomen CO₂ opnemen, wordt de opwarming minder afgeremd.<blockquote>'''Bronnen:'''
<references />
</blockquote>

== Negatieve terugkoppelingen ==
Terwijl positieve terugkoppelingen zelfversterkende processen zijn waardoor het klimaat op hol kan slaan, remmen negatieve terugkoppelingen klimaatverandering af. Met andere woorden, ze brengen het klimaat in evenwicht. Ze kunnen klimaatverandering op de lange duur zelfs terugdraaien. Negatieve terugkoppelingen spelen dan ook een belangrijke rol bij mitigatie.

'''Verbeterde vegetatiegroei (kooldioxidebemesting)'''

Hogere CO₂-niveaus stimuleren de plantengroei, waardoor CO₂ uit de atmosfeer wordt geabsorbeerd, waardoor de broeikasgas concentraties kunnen afnemen en de opwarming wordt vertraagd.

Daarbij moet worden opgemerkt dat oude bossen minder kunnen opslaan dan jonge bossen. Jonge bossen leggen over het algemeen sneller koolstof vast dan volwassen bossen door hun krachtige groei. Terwijl jonge bomen snel CO₂ opnemen, bereiken volwassen bossen vaak een koolstofneutrale toestand waarin de groei de koolstofuitstoot door boomsterfte en ontbinding compenseert. Onderzoek geeft aan dat het 20-30 jaar kan duren voordat jonge bossen koolstofputten worden na de eerste groei, terwijl volwassen bossen meer totale koolstof opslaan, maar in een langzamer tempo, gemiddeld ongeveer 28 g/m²/jaar vergeleken met de nettoverliezen in jonge bossen tijdens de eerste stadia. Jonge bossen zijn dus meestal effectiever in het vastleggen van koolstof na verloop van tijd.

Niettemin, oerbossen hebben een aanzienlijke koolstof opslagcapaciteit op de lange termijn. Ze blijven koolstof vastleggen, zij het langzamer dan jongere bossen. Onderzoek wijst uit dat oerbossen enorme hoeveelheden koolstof kunnen opslaan, waarbij sommige kustbossen tot 1.300 Mg ha vasthouden en ongeveer 28 g/m²/jaar vastleggen, terwijl ze in de loop der tijd een netto positieve koolstofbalans behouden. Deze ecosystemen zijn cruciaal voor het beperken van de klimaatverandering, omdat ze gedurende hun hele levensduur koolstof verzamelen en deze eeuwenlang kunnen opslaan, zelfs na de dood van de bomen.

'''Toegenomen bewolking'''

Opwarming verhoogt de verdamping van water, wat kan leiden tot meer wolkenvorming. Wolken kunnen zonnestraling terugkaatsen naar de ruimte, waardoor er minder warmte het aardoppervlak bereikt. Feedback van wolken is een complex en intensief onderzocht gebied, waaruit blijkt dat het gedrag van wolken de opwarming zowel kan versterken als afzwakken, afhankelijk van factoren zoals hoogte, wolkentype en locatie.

'''Koolstofput oceanen'''

Oceanen absorberen een aanzienlijk deel van de antropogene CO₂-uitstoot. Koelere temperaturen aan het oceaanoppervlak kunnen de opname van CO₂ bevorderen, waardoor de opwarming van de atmosfeer wordt beperkt.

Doordat CO₂ minder goed oplost in warmer water vermindert opwarming van de oceanen de CO₂-opname. Daardoor wordt deze negatieve feedbackloop afgezwakt en de opwarming juist versterkt.

Deze diversiteit aan mechanismen illustreert de complexiteit van het klimaatsysteem, waarbij positieve feedback loops de klimaatverandering versnellen, terwijl negatieve feedback loops mogelijkheden bieden om het klimaat te stabiliseren. De kracht van een aantal positieve feedbacks neemt nu toe, waardoor er gevreesd wordt voor een op hol geslagen opwarming als de wereldwijde CO2-uitstoot niet wordt gestopt.

Verdroging

Verdroging van land als gevolg van klimaatverandering illustreert de complexe interactie van positieve en negatieve terugkoppelingen.

''Positieve (+) en negatieve (-) terugkoppelingen die droogte bepalen. Het schema toont de relatie tussen fysische en fysiologische aandrijvers van droogte door klimaatverandering en de gevolgen die verband houden met de beschikbaarheid van water, de productiviteit van de vegetatie en de sociaaleconomische situatie. VPD staat voor Vapour Pressure Deficit (Dampdruk tekort). PET staat voor Potentiële Evapotranspiratie.''

== '''Verdieping:''' feedback loops ==
De volgende tabel geeft een overzicht van 41 terugkoppelingen, waarvan 27 positieve (versterkende), 7 negatieve (remmende) en 7 onzekere terugkoppelingen. Sommige terugkoppelingen kunnen in verband worden gebracht met belangrijke omslagpunten die het mondiale klimaatsysteem en de biosfeer ernstig kunnen verstoren zodra kritieke drempels worden overschreden.

Lang niet alle positieve feedbacks zullen leiden tot dramatische gevolgen. Specifieke punten van zorg zijn het vertragen van de oceaancirculatie en het grootschalige verlies van ijskappen, permafrost en bossen.

''Tabel van 41 terugkoppelingen. Bron: Ripple et al. (2023), Supplemental information. <nowiki>https://drive.google.com/file/d/1Yp2CW2Rdkc8Dyh80NpkMb7bY0nbbNoQN/view?usp=drivesdk</nowiki>''

== Tipping points (Omslagpunten) ==
'''De term ''omslagpunt'' of ''kantelpunt'' (tipping point) verwijst naar een kritische drempel waarbij een kleine verstoring de toestand of ontwikkeling van een systeem kwalitatief kan veranderen. De term ''omslagelement'' beschrijft grootschalige componenten van het aardsysteem die een omslagpunt kunnen passeren. Omslagpunten zijn vaak abrupt en/of onomkeerbaar en kunnen een ''‘runaway climate’'' veroorzaken, met andere woorden: het klimaat slaat op hol. '''

'''Dat zou leiden tot een veel hogere gemiddelde temperatuur dan in enig interglaciaal in de afgelopen 1,2 miljoen jaar en tot een zeeniveau dat aanzienlijk hoger is dan ooit in het Holoceen (de periode 11.700 jaar geleden tot nu).'''

'''Een ''omslagelement'' is een onderdeel van een systeem dat gevoelig is voor een omslagpunt. De belangrijkste omslagpunten zijn het verdwijnen van de West-Antarctische en Groenlandse ijskappen, het smelten van de Arctische permafrost, het instorten van de Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) en het afsterven van het Amazonewoud.'''

'''Zie ook: Verdieping: kritiek op het tipping points concept.'''

Doordat alles in het Systeem Aarde in meer of mindere mate met elkaar verbonden is, kan het overschrijden van een omslagpunt ernstige gevolgen hebben voor andere omslagelementen, en daarmee voor het wereldwijde klimaat- en ecologische systeem.

Er bestaan nog veel onzekerheden over de omslagpunten in het klimaatsysteem — zowel wat betreft de tijdschaal als de ernst van de gevolgen — en daar wordt volop onderzoek naar gedaan. Dat is geen excuus om een afwachtende houding aan te nemen. Van een aantal is het mechanisme redelijk goed bekend. De mensheid moet het risico niet lopen op de meest catastrofale gevolgen van bijvoorbeeld het instorten van de AMOC of het verdwijnen van de West-Antarctische IJskap.

Het bestaan van omslagpunten in het klimaatsysteem betekent dat het van vitaal belang is om de wereldwijde temperatuurstijging te beperken tot 1,5°C, hoogstens met een overschrijding van beperkte duur.

=== De risico’s ===
Onderzoekers van de Universiteit van Potsdam benadrukken de ernstige risico's van het destabiliseren van kantelelementen van de Aarde, zoals ijskappen en oceaanstromingen, als gevolg van klimaatverandering, en benadrukken de noodzaak om de limiet van 1,5 °C die is vastgesteld in het Akkoord van Parijs aan te houden om ernstige gevolgen in de toekomst te voorkomen.

Bij de huidige emissietrajecten is een tijdelijke overschrijding van de Parijse limiet van 1,5 °C voor de opwarming van de Aarde waarschijnlijk. Permanente overschrijding van deze limiet zou de kans op het veroorzaken van klimaat omslagpunten aanzienlijk vergroten.

Onderzoek laat zien dat als we het huidige beleid deze eeuw volgen, we tegen 2300 een omslagrisico van 45% lopen, zelfs als de temperaturen tot onder de 1,5 °C worden teruggebracht.

De onderzoekers vinden dat het kantelrisico tegen 2300 toeneemt met elke extra 0,1 °C overschrijding boven 1,5 °C en sterk versnelt voor een piekopwarming boven 2,0 °C. Het bereiken en handhaven van ten minste netto nul broeikasgasemissies tegen 2100 is van het grootste belang om het kantelrisico op de lange termijn te minimaliseren.

Netto nul is het punt waarop de uitstoot vrijwel geëlimineerd is, en alle onvermijdelijke klimaatvervuiling die overblijft uit de atmosfeer wordt gehaald door koolstofverwijdering.

De onderzoeksresultaten onderstrepen dat strenge emissiereducties in het huidige decennium cruciaal zijn voor de stabiliteit van de planeet. Als we ons niet aan deze limieten houden, neemt de kans op kantelpunten toe, die de stabiliteit van het wereldklimaat eeuwenlang kunnen beïnvloeden.

Overzicht omslagpunten

Hieronder een overzicht van tipping points, hun drempel (in °C), tijdschaal waarop hun effect merkbaar is (in jaren) en hun maximum impact (in °C).

''Tabel met op literatuur gebaseerde drempelwaarde-, tijdschaal- en impactschattingen voor de omslagelementen die zijn gecategoriseerd als mondiale kern of regionale impact. De kleuren in de linkerkolom geven het domein van het aardsysteem aan (blauw, cryosfeer; groen, biosfeer; oranje, oceaan-atmosfeer) en de kleuren van de andere kolommen geven de subjectieve betrouwbaarheidsniveaus aan (groen, hoog; geel, gemiddeld; rood, laag). Bron: McKay et al. (2022).''

Uitleg omslagpunten

Omslagpunten kunnen worden geïllustreerd aan de hand van een bal die rolt in een bekken met twee niveaus. De animatie (zie hieronder) laat zien dat dit model, net als veel complexe systemen, twee stabiele toestanden heeft. De bal begint op één niveau — waarvan de diepte aangeeft hoe stabiel die toestand is.

Druk op het systeem zorgt ervoor dat het linker deel van het bekken instabiel wordt. De bal wordt door kortetermijn variabiliteit in het bekken heen en weer geduwd — vergelijkbaar met weergebeurtenissen in een klimaatsysteem.

Uiteindelijk wordt de bal voorbij het omslagpunt van het steeds instabielere linker niveau geduwd en valt hij abrupt in het andere niveau. Hier bevindt hij zich in een nieuwe stabiele toestand van waaruit hij niet gemakkelijk kan terugkeren. (De rechtergrafiek toont een tijdreeks die de beweging van de bal tussen de verschillende toestanden bijhoudt).

De kern van dit soort gedrag is een 'versterkende terugkoppeling' binnen een systeem die zo sterk wordt dat het zichzelf gaat aandrijven.

''Animatie van een omslagpunt. Het linkerdeel toont een systeem met twee toestanden, waarbij de bal aangeeft in welke toestand hij zich bevindt en de diepte van elk niveau van het bekken een maat is voor de stabiliteit van die toestand. Het rechterdeel toont een tijdreeks van de beweging van de bal tussen toestanden.''

Verderop worden de volgende omslagpunten besproken:

* Gletsjers en poolijskappen
* Zee-ijs
* Toendra’s en permafrost
* AMOC
* Regenwouden

The Global Tipping Points Report 2023

Het Global Tipping Points Report werd gelanceerd tijdens COP28 op 6 december 2023. Het rapport is een gezaghebbende beoordeling van de risico's en kansen van zowel negatieve als positieve omslagpunten in het aardsysteem en de samenleving.

Het Global Tipping Points project wordt geleid door professor Tim Lenton van het Global Systems Institute van de Universiteit van Exeter met de steun van meer dan 200 onderzoekers van ruim 90 organisaties in 26 landen.

''Delen van het aardsysteem die door het rapport zijn geïdentificeerd als potentiële tipping points.''

De hoofdpunten van het Global Tipping Points Report:

# Klimaatverandering en natuurverlies kunnen binnenkort 'omslagpunten' veroorzaken in de natuur.
# Deze omslagpunten vormen bedreigingen van een omvang waarmee de mensheid nog nooit eerder is geconfronteerd.
# De effecten van omslagpunten zullen worden doorgegeven en versterkt in onze geglobaliseerde wereld.
# Het stoppen van deze bedreigingen is mogelijk, maar vereist urgente wereldwijde actie.
# Zelfs met dringende wereldwijde actie zijn sommige omslagpunten van het aardsysteem onvermijdelijk
# 'Positieve omslagpunten' kunnen een ontwikkeling naar duurzaamheid versnellen.
# Eén positief omslagpunt kan andere in gang zetten, waardoor een domino-effect van verandering ontstaat.
# Het in gang zetten van positieve kantelpunten vereist gecoördineerde actie die rekening houdt met rechtvaardigheid en rechtvaardigheid.
# We moeten meer inzicht krijgen in omslagpunten — maar zonder actie uit te stellen.
# Positieve kantelpunten kunnen een krachtig tegeneffect creëren tegen het risico dat kantelpunten in het aardsysteem uit de hand lopen.

<nowiki>*</nowiki>3.3 Gletsjers en poolijskappen

Wanneer het oppervlak van gletsjers en ijskappen (hoge albedo) afneemt, wordt minder zonlicht weerkaatst door het ijs en kan het het donkere aardoppervlak (lage albedo) verwarmen. '''Positieve feedback > versterkt opwarming'''

''Arctische klimaat feedbacks.''

De volgende kaart uit het Global Tipping Points Report geeft een overzicht van ijskappen en gletsjers en de mate waarin die zich ontwikkelen in de richting van omslagpunten.

''Kaart van cryosfeer systemen die in dit hoofdstuk worden beschouwd (arcering). De markeringen geven aan welke van de systemen in dit rapport worden beschouwd als een omslagsysteem (+++ hoog vertrouwen, ++ gemiddeld vertrouwen en + laag vertrouwen) en welke niet (- - hoog vertrouwen, - - gemiddeld vertrouwen en - laag vertrouwen), geeft systemen aan waarvoor geen duidelijke beoordeling mogelijk is op basis van het huidige begripsniveau.''

Antarctica

''Antarctica vergeleken met Europa. Het oppervlak van West-Antarctica is ongeveer 75 keer dat van Nederland. Bron: Cool Antarctica.''

Naast het warmer worden van de atmosfeer hebben zowel de opwarming van de oceanen als de stijging van de zeespiegel gevolgen voor het volume van de ijskappen op Antarctica. Hier is weer sprake van positieve terugkoppelingen.

Het is belangrijk onderscheid te maken tussen de Oost Antarctische IJskap (EAIS) en de West Antarctische IJskap (WAIS). De EAIS ligt op land grotendeels boven zeeniveau en de WAIS voor een groot deel op de zeebodem. Dat maakt de laatste veel gevoeliger voor opwarming — met name van het zeewater — en zeespiegelstijging. Daar komt bij dat de zeebodem van het Antarctische continentale plat landinwaarts helt waardoor het ijs gaat drijven naarmate het volume afneemt. Als de WAIS in zijn geheel zou instorten en smelten, zou de zeespiegel wereldwijd met 3,3 meter stijgen; dit proces zou echter eeuwen tot millennia kunnen duren. Maar sommige WAIS ijsstromen staan op het punt instabiel te worden, met name de Thwaites Gletsjer.

''Schematische weergave van de huidige toestand en een toekomstig scenario in West Antarctica. IJsstromen van de ijskap bewegen naar de kust en vormen ijsplaten (ice shelves), het drijvende verlengstuk van de ijskap op het oceaanwater. De grounding line is het punt waarop de ijskap niet meer dik genoeg is om op vaste grond te rusten en begint te drijven. Wanneer warm oceaanwater de ijsplaten van onderaf bereikt, smelt het ijs daar (basaal smelten). Als dit basale smelten toeneemt, worden de ijsplaten dunner. In extreme gevallen kunnen ijsplaten instabiel worden. Bron: Alfred-Wegener-Institut / Martin Künsting (CC-BY 4.0).''

Wanneer door een combinatie van opwarming van oceaanwater, basaal smelten en zeespiegelstijging ijsplaten instabiel worden, gaan ijsstromen en afvoergletsjers sneller stromen. Dat destabiliseert de ijskap en versterkt uiteindelijk het proces waardoor het Antarctische ijs op den duur kan verdwijnen.

Doomsday gletsjer

''Thwaites Glacier, een van de grootste afvoergletjers van West Antarctica. Bron: John Englander.''

Dit proces is het meest dreigend in het geval van de Thwaites Gletsjer, een gletsjer zo groot als Engeland en een van de afvoergletsjers van West Antarctica. De Thwaites gletsjer, die bekendstaat als de “Doomsday glacier”, vormt een belangrijke bedreiging voor de wereldwijde zeespiegel door zijn snelle smelten en instabiliteit. Thwaites is een van de snelst terugtrekkende gletsjers op Antarctica. in de afgelopen 30 jaar is de hoeveelheid ijsverlies van Thwaites en nabijgelegen gletsjers verdubbeld. Op dit moment draagt de gletsjer voor ongeveer 4% bij aan de jaarlijkse zeespiegelstijging en een volledige instorting zou kunnen leiden tot een wereldwijde stijging van 65 cm.

Recente studies geven aan dat deze omstandigheden kunnen leiden tot onomkeerbare veranderingen binnen jaren in plaats van eeuwen, waardoor er dringende zorgen ontstaan over kustoverstromingen en de ontheemding van miljoenen mensen wereldwijd. De ijsplaat van de gletsjer zal waarschijnlijk binnen tien jaar instorten, wat mogelijk een kettingreactie teweeg kan brengen die naburige gletsjers beïnvloedt en tot een extra stijging van 1,5 meter kan leiden.

Why scientists are so worried about this glacier

''Deze video legt uit waarom Thwaites Glacier zo snel verandert en wat dit betekent voor de zeespiegelstijging.''

Groenland

De Groenlandse ijskap heeft geen grootschalige ijsplaten zoals Antarctica, maar er zijn drijvende gletsjertongen in de fjorden die ook het risico lopen van smelten aan de basis. Op dit moment zijn er slechts drie drijvende gletsjertongen in het noorden van Groenland, maar in het zuiden zijn ze al gesmolten, waardoor de gletsjers zich sneller naar de kust hebben verplaatst. Het noorden van de Groenlandse ijskap verliest ook veel massa.

De Groenlandse ijskap is veel gevoeliger voor veranderingen in de luchttemperatuur dan de Antarctische ijskap. De lucht in Groenland is in de zomer boven het vriespunt, wat betekent dat de sneeuw en het ijs aan het oppervlak ook smelten. Het smeltwater aan het oppervlak van de ijskap kan door scheuren in het ijs naar de basis van de ijskap stromen, waar het de stroomsnelheid van het ijs kan veranderen. Als het ijs sneller stroomt, stroomt er meer ijs in de smeltzone, wat bijdraagt aan de zeespiegelstijging.

Greenland Ice Sheet: Three Futures

''Deze video toont de ontwikkeling van verschillende regio's van de Groenlandse ijskap tussen 2008 en 2300 op basis van drie verschillende klimaatscenario's. Elk scenario weerspiegelt een mogelijk toekomstig klimaatresultaat op basis van de huidige en toekomstige uitstoot van broeikasgassen. De paarse gebieden zijn blootgestelde delen van de Groenlandse bodem die in 2008 door de ijskap werden bedekt. Bron: NASA's Scientific Visualization Studio, Cindy Starr.''

Een simulatie van de invloed van uitstroomgletsjers op de dikte van de ijskap, gekoppeld aan betere gegevens en uitgebreide klimaatmodellen voor verschillende toekomstige klimaatscenario's, is onlangs gebruikt om te schatten hoeveel Groenland zal bijdragen aan de zeespiegel in het volgende millennium. Groenland zou 5 tot 34 cm kunnen bijdragen aan de zeespiegel tegen 2100 en tot 162 cm tegen 2200. Afvoergletsjers zijn waarschijnlijk verantwoordelijk voor ongeveer 19 tot 40% van het totale massaverlies.

Uit de analyse blijkt dat de grootste onzekerheden bij het voorspellen van het massaverlies zitten in klimaatscenario's en oppervlakteprocessen, gevolgd door ijsdynamica. Onzekerheden in de oceaanomstandigheden spelen een kleine rol, vooral op de lange termijn. Het is zeer waarschijnlijk dat Groenland binnen een millennium ijsvrij wordt zonder significante reducties in de uitstoot van broeikasgassen.

Nieuw onderzoek onder leiding van de Universiteit van Barcelona toont dat extreme smeltperioden - perioden van snel smeltende sneeuw en ijs - bijna twee keer zo vaak voorkomen tijdens zomers in de afgelopen decennia vergeleken met de periode 1950-1990.

Het onderzoek laat zien dat er de afgelopen tien jaar een piek is geweest in jaren van extreem smelten in Groenland. Tijdens de zomer van 2012 smolt bijvoorbeeld 610 gigaton ijs (het equivalent van 244 miljoen Olympische zwembaden), en in 2019 smolt 560 gigaton (224 miljoen Olympische zwembaden).

Het smelten van de Groenlandse ijskap heeft wereldwijde gevolgen, omdat het een grote bijdrage levert aan de stijging van de zeespiegel, de stabiliteit van zeestromen in de Atlantische Oceaan (zie De AMOC), en ook de circulatiepatronen in de atmosfeer beïnvloedt. Volgens de onderzoekers heeft dit ook invloed op het Europese klimaat. “Deze veranderingen in temperatuur- en neerslagpatronen kunnen van invloed zijn op sociaaleconomische activiteiten en ecosystemen en kunnen bijdragen aan een toename van klimaatextremen in nabijgelegen regio's van de Noord-Atlantische Oceaan,” merken de onderzoekers op.

Volledig verdwijnen

De tijdschaal voor het volledig verdwijnen van de ijskappen is regionaal verschillend. (Zie Overzicht omslagpunten.) Voor de Groenlandse ijskap wordt dat geschat op 10 tot 15 duizend jaar. Voor de ijskap van West Antarctica tussen de 500 en 13 duizend jaar. De ijskap van Oost Antarctica doet er minsten 10 duizend jaar over om compleet te verdwijnen. Daarvoor is ook een flink grotere opwarming nodig dan in de meeste scenario’s waarschijnlijk wordt gedacht.

De oorzaak van deze verschillen is een combinatie van de verschillende ijsvolumes en de ondergrond van de ijskappen. De West Antarctische IJskap is een zg. mariene ijskap met een basis die grotendeels beneden de zeespiegel ligt. Dat maakt de ijskap gevoelig voor zeespiegelstijging en basaal smelten van de ijsplaten en daardoor potentieel instabiel.

Gevolgen voor de zeespiegel

Het massaal afsmelten van de West-Antarctische ijskap was een belangrijke oorzaak van de hoge zeespiegel tijdens een periode die bekendstaat als het Laatste Interglaciaal (129.000-116.000 jaar geleden). Het extreme ijsverlies veroorzaakte een stijging van meerdere meters in de wereldgemiddelde zeespiegel — en daar was minder dan 2˚C oceaan opwarming voor nodig.

''Bijdragen aan veranderingen van het zeeniveau in het verleden en in de toekomst. Uit IPCC AR6: FAQ 9.2.''

IPCC scenario’s projecteren een zeespiegelstijging in 2100 van ongeveer 50 cm voor de lage-emissiescenario’s en 80 cm of meer voor de hoge-emissiescenario’s. Veel onderzoekers vrezen dat deze schattingen te optimistisch zijn. Voor de langere termijn, tot 2300, moet worden gerekend met veel hogere zeeniveaus, tot meerdere meters of zelfs meer dan 10 meter boven het niveau van 1971.

''Projecties van zeespiegelstijging in de 21e eeuw en 2300, inclusief scenario’s met een lage waarschijnlijkheid en een grote impact. Uit IPCC AR6: Figuur SPM.8.''

Deze meest sombere scenario’s hebben een lage waarschijnlijkheid maar de gevolgen zijn dusdanig ernstig dat ze ten koste van alles moeten worden vermeden.

In tegenstelling tot de Oost-Antarctische ijskap — die grotendeels op hooggelegen gebieden ligt — rust het West-Antarctische ijs op de zeebodem. Het wordt omringd door grote stukken drijvend landijs, ijsplaten genaamd, die het centrale deel van de ijskap beschermen.

Als warmer oceaanwater in holtes onder de ijsplaten komt, smelt het ijs van onderaf, waardoor de ijsplaten dunner worden en de centrale ijskap zeer kwetsbaar wordt voor de opwarming van de oceaan.

Tijdens het laatste interglaciaal was het wereldgemiddelde zeeniveau tussen de 6 en 9 meter hoger dan nu, hoewel sommige wetenschappers vermoeden dat dit zelfs 11 meter kan zijn geweest.

De zeespiegelstijging in het laatste interglaciaal kan niet volledig worden verklaard door het smelten van de Groenlandse ijskap, die verantwoordelijk was voor een stijging van 2 m, of de uitzetting van de oceaan door warmere temperaturen en smeltende berggletsjers, die vermoedelijk minder dan 1 m stijging veroorzaakten.

De positieve terugkoppelingen tussen een opwarmende oceaan, het instorten en smelten van de ijskappen maken West-Antarctica kwetsbaar voor het passeren van een omslagpunt. Als het omslagpunt wordt bereikt, kan slechts een kleine temperatuurstijging het abrupte smelten van de ijskap en een stijging van de zeespiegel met meerdere meters veroorzaken.

Op dit moment suggereert de consensus van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) rapport uit 2013 dat de wereldwijde zeespiegel de komende eeuw tussen de 40 cm en 80 cm zal stijgen, waarvan Antarctica slechts ongeveer 5 cm bijdraagt.

De onderzoekers vrezen dat de bijdrage van Antarctica veel groter zou kunnen zijn.

Verdieping: zeespiegelstijging verschillende scenario’s

Een modelstudie uit 2021 vergelijkt de gevolgen van verschillende opwarmingsscenario’s voor de zeespiegel. Volgens deze studie zou een opwarming van 1,5 °C leiden tot een stijging van de gemiddelde zeespiegel van ongeveer 10 centimeter in 2100, iets meer bij 2 °C. Beide zijn streefdoelen van het Akkoord van Parijs. In het meest ongunstige scenario zou de zeespiegel ongeveer 40 centimeter stijgen.

''Antarctische bijdrage aan de stijging van de GMSL bij een reeks emissiescenario's. De waaiergrafieken tonen de in de tijd veranderende onzekerheid en het bereik rond de mediane ensemblewaarde (zwarte lijn) in stappen van 10%. De panelen in de linkerkolom tonen de resultaten van het ensemble van 2000 tot 2100, inclusief de mediaan van de GMSL-stijging (rode lijn). De rechterkolom is uitgebreid tot 2300. a, b, Emissies die overeenkomen met een +1,5 ºC wereldwijd gemiddeld opwarmingsscenario. c, d, Emissies die overeenkomen met +2,0 ºC, e, f, Emissies die overeenkomen met +3,0 ºC. g, h, RCP8.5. h, Twee extra RCP8. 5 simulaties worden getoond met gemiddelde gekalibreerde parameterwaarden in verband met natte crevassing/hydrofracturing (CALVLIQ=107 m-1 jr2) en ijsafkalving (VCLIFF=7,7 km jr-1 ), maar met atmosfeer- en oceaanforcering geleverd door de NCAR CESM1.2.2 GCM met (blauwe lijn) en zonder (rode lijn) Antarctische smeltwaterfeedback43 . Let op de uitgerekte y-assen in g en h.''

<nowiki>*</nowiki>3.4 Zee-ijs

'''Positieve terugkoppeling >> versterkt opwarming.'''

Het verdwijnen van zee-ijs als gevolg van de opwarming van de atmosfeer en de oceanen, met name in het Noordpoolgebied, heeft nauwelijks effect op de zeespiegel. (Zie Verdieping: zee-ijs en zeespiegelstijging.) Een veel belangrijker effect is de afname van de albedo.

Albedo (letterlijk: witheid) is het deel van het zonlicht dat diffuus gereflecteerd wordt door een lichaam. Het wordt gemeten op een schaal van 0 (wat overeenkomt met een zwart lichaam dat alle invallende straling absorbeert) tot 1 (wat overeenkomt met een lichaam dat alle invallende straling reflecteert).

Sneeuw en ijs hebben een hoge albedo, zeewater en land een lage. Wanneer zee-ijs en sneeuw verdwijnen, absorbeert het vrijkomende, donkere oppervlak meer warmte. Die warmte draagt bij aan de opwarming van de atmosfeer en de oceanen, waardoor weer meer sneeuw en ijs smelten, enzovoort. Dat is een zelfversterkend effect, ofwel een positieve terugkoppeling.

Verdieping: zee-ijs en zeespiegelstijging

Het is een wijdverbreid misverstand dat zeespiegelverandering alleen wordt veroorzaakt door ijs dat aan land vastzit, en niet door drijvend zee-ijs. Hoewel dat meestal waar is, blijkt er toch een effect te zijn, ook al is het klein.

''Een smeltend ijsblokje in een glas water verhoogt het waterniveau niet omdat een massa ijs een groter volume inneemt dan eenzelfde massa zoet water.''

Eén ding dat vaak over het hoofd wordt gezien is de invloed van het zoutgehalte. Het maakt een significant verschil. Verschillende onderzoeken tonen aan dat, omdat drijfijs gemaakt is van zoet water, het eigenlijk de zeespiegel iets verhoogt wanneer het smelt in de zoute zee, wat anders is dan wat er gebeurt in je waterglas.

''Smeltend zoetwater-ijs in zeewater verhoogt het zee-niveau enigszins.''

Wanneer een ijsberg of ander zee-ijs in het water drijft, verplaatst het zijn eigen gewicht. Maar zoet water heeft een lagere dichtheid dan zout water, dus als het smelt en vloeibaar wordt, neemt het meer ruimte in dan het zeewater dat het verplaatste toen het ijs was. Dit heeft ongeveer 3% van het effect van het smelten van ijs dat op land rust en verhoogt het zeeniveau.

Hoewel het effect minimaal is, heeft smeltend zee-ijs tussen 1994 en 2017 toch 1,1 millimeter bijgedragen aan de zeespiegel en is het belangrijk om deze veranderingen goed te kunnen begrijpen.

<nowiki>*</nowiki>3.5 Toendra’s en permafrost

groeiende CO₂-emissies door smelten van toendra’s. '''Positieve feedback > versterkt opwarming'''

De snelle dooi van permafrost is een zorgwekkend aspect van klimaatverandering, omdat het een vicieuze cirkel kan creëren die verdere opwarming in de hand werkt. Permafrost bevat grote hoeveelheden koolstof in de vorm van organisch materiaal, dat vrijkomt als kooldioxide (CO₂) en methaan (CH₄) wanneer het smelt. Methaan is een bijzonder krachtig broeikasgas, met een 25 keer sterkere opwarmingseffect op de korte termijn dan CO₂.

Wanneer permafrost dooit, komen deze broeikasgassen in de atmosfeer vrij, wat de opwarming versnelt. Dit kan leiden tot nog meer dooi van permafrost, wat op zijn beurt weer meer koolstofemissies veroorzaakt. Dit proces, bekend als een positieve terugkoppeling, kan een destabiliserend effect hebben op het klimaatsysteem.

De uitstoot van broeikasgassen door smeltende permafrost wordt niet altijd meegenomen in de huidige klimaatmodellen, waardoor het werkelijke risico op verdere opwarming mogelijk wordt onderschat. Dit betekent dat zelfs met ambitieuze reductiedoelen, zoals die zijn vastgelegd in het Akkoord van Parijs, de wereldwijde temperatuurstijging moeilijk binnen de beoogde limieten te houden zal zijn.

Om de opwarming te beperken tot de doelstelling van maximaal 2°C – en bij voorkeur tot 1,5°C – is het noodzakelijk dat er aanvullende maatregelen worden genomen om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Dit omvat niet alleen het verminderen van emissies uit menselijke activiteiten, maar ook het beschermen van permafrostgebieden en het ontwikkelen van strategieën om het vrijkomen van koolstof uit dooiende permafrost te beperken.

Sinds 1979 is de Arctische regio vier keer sneller opgewarmd dan de rest van de Aarde. Dat verschijnsel wordt de Arctische versterking genoemd.

Bron: Global linkages – a graphic look at the changing Arctic (rev.1).

Aangetaste permafrostgebieden stoten aanzienlijk meer CO₂ uit in reactie op de opwarming dan intacte permafrostgebieden. Dit is zorgwekkend, omdat het de mogelijkheid vergroot dat klimaatverandering verder wordt versneld. De extra uitstoot van broeikasgassen uit deze permafrostgebieden kan een vicieuze cirkel creëren waarin de opwarming van de aarde zichzelf versterkt.

Deze veelgehoorde voorstelling van zaken wordt weersproken door een recent onderzoek door het Alfred Wegener Institut.

Volgens hun bevindingen is er niet één mondiaal omslagpunt, maar zijn er talrijke lokale en regionale omslagpunten die op verschillende tijdstippen “omslaan”, waardoor cumulatieve effecten ontstaan en de permafrost met de klimaatverandering mee ontdooit. Daarom is het des te belangrijker om vandaag doortastend op te treden als we zoveel mogelijk permafrost willen behouden.

''Als we het effect van de toegenomen bosbranden meerekenen, is het Arctische toendragebied veranderd van een gebied waar koolstof in de bodem wordt opgeslagen in een gebied waar kooldioxide wordt uitgestoten. De uitstoot van bosbranden in het poolgebied is sinds 2003 gemiddeld 207 miljoen ton koolstof per jaar. Het Noordpoolgebied blijft ook een consistente methaanbron. (Afbeelding credit: NOAA)''

Een recente modelstudie laat een zichzelf in stand houdende dooi van de permafrost zien voor honderden jaren, zelfs als de wereldgemeenschap onmiddellijk stopt met alle uitstoot van door de mens veroorzaakte broeikasgassen. De dooi (in het model) is het resultaat van een voortdurende, autonome stijging van de globale temperatuur. Deze opwarming is het gecombineerde effect van drie fysische processen: (1) afnemende albedo aan het oppervlak (door het smelten van de Arctische ijsbedekking), (2) toenemende hoeveelheden waterdamp in de atmosfeer (door hogere temperaturen) en (3) veranderingen in de concentraties van broeikasgassen in de atmosfeer (door de absorptie van CO₂ in biomassa en oceanen en de uitstoot van koolstof (CH4 en CO₂) door ontdooiende permafrost).

Bron: Global linkages – a graphic look at the changing Arctic (rev.1).

Snel dooiende permafrost kan de klimaatverandering verder versnellen en de inspanningen om te voldoen aan de langetermijndoelstelling van het Akkoord van Parijs om de wereldwijde temperatuurstijging te beperken tot 2°C, doen ontsporen.

Zelfs als de wereld de uitstoot zou verminderen volgens de huidige afspraken van het Akkoord van Parijs, zouden de wintertemperaturen boven de Noordelijke IJszee tegen het midden van de eeuw met 3-5°C stijgen.

<nowiki>*</nowiki>3.6 De AMOC

'''Positieve feedback > versterkt opwarming'''

'''AMOC is de afkorting van Atlantic Meridional Overturning System. De AMOC is een oceaanstroming die warm, tropisch water naar het noorden van de Atlantische Oceaan transporteert. Tot nu toe zorgde dat voor milde klimaten in noordwest Europa en Scandinavië. Als gevolg van de opwarming dreigt deze stroming te vertragen of zelfs helemaal te stoppen. Naast koudere winters in Europa zal dit leiden tot snellere opwarming op het zuidelijk halfrond, verzwakte tropische moessons en verstoring van ecosystemen wereldwijd.'''

'''<nowiki/>'We don't really consider it low probability anymore': Collapse of key Atlantic current could have catastrophic impacts, says oceanographer Stefan Rahmstorf.'''

Net zoals ons hart bloed door het menselijk lichaam pompt, circuleert dit stromingssysteem gigantische hoeveelheden water door de Atlantische Oceaan. De dichtheid van het water wordt bepaald door de temperatuur en het zoutgehalte. Opgewarmd in het zuiden, stroomt het langs het oppervlak via het Caribisch gebied naar het noorden (de Golfstroom) en geeft onderweg zijn energie af aan de atmosfeer. Dit matigt de temperaturen in noordwest Europa. Na afkoeling zakt het water naar de diepte en stroomt het terug naar de Zuid-Atlantische Oceaan. Een grote instroom van zoet water, dat lichter is dan zout zeewater, kan dit stromingssysteem ernstig verstoren en zelfs doen instorten. De AMOC is het meest kwetsbare onderdeel van het wereldwijde klimaatsysteem.

De AMOC verplaatst elke seconde 17 miljoen kubieke meter warm water naar het noorden langs het oceaanoppervlak en stuurt koud water terug door de oceaandiepten. Dit verplaatst 1,2 petawatt aan warmte, wat gelijk staat aan de energie die door een miljoen elektriciteitscentrales stroomt. AMOC wisselt warmte, water en koolstof uit met de atmosfeer en reguleert het weer in Europa en mariene ecosystemen.

Het systeem wordt aangedreven door het zinken van koud, zout water in het noorden van de Atlantische Oceaan. In de Straat van Denemarken ontmoet zuidwaarts stromend koud water uit de Noordse Zeeën warmer water uit de Irminger Zee. Het koude, dichte water zakt snel onder het warmere water door en stroomt over een drempel in de oceaanbodem. Dat vormt een neerwaartse stroming van naar schatting ongeveer 3,5 miljoen kubieke meter per seconde, ofwel 3,5 Sverdrup. Het hele systeem van de AMOC transporteert 18 Sv. Vergelijk met de Amazone, de grootste rivier: 0,2 Sv.

''De grootste waterval van de wereld, 3,5 kilometer diep, in de oceaan tussen Groenland en IJsland. Die drijft de AMOC aan.''

De AMOC voert dit koude water van nabij Groenland (blauwe lijn) zuidwaarts langs de zeebodem richting Antarctica, terwijl stromingen dichter bij het oppervlak warmer water noordwaarts transporteren.

Thermohaline Circulation

''De AMOC is onderdeel van de ‘wereldwijde lopende band’ (Global Conveyor Belt). De kleur van het water geeft de dichtheid aan, die wordt bepaald door saliniteit (zoutgehalte) en temperatuur. Bron: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio.''

''De AMOC. Gele ovalen zijn gebieden in de noordelijke Atlantische Oceaan waar warm oppervlaktewater (rood) afkoelt en zinkt, waardoor de koude, diepe retourstroom (blauw) wordt gevormd. Dit is de motor van deze lopende band.''

Instroom van zoet water (smeltwater van ijskappen, rivieren en regenwater) zal de AMOC vertragen en mogelijk stoppen, omdat deze lichter is en daardoor het dichte zoute water bedekt. Dat koelt daardoor niet meer af en kan niet meer naar de diepte zinken. De motor stopt.

''Zwakker worden van de Golfstroom, onderdeel van de AMOC. Figuur rechts: 1) Water in de noordelijke Atlantische Oceaan wordt zoeter en zinkt daardoor minder snel. 2) Minder warmte wordt noordwaarts getransporteerd. 3) De Golfstroom verzwakt maar een deel van het water wordt door windsystemen voortgestuwd. Bron: MeteoSwiss.''

Recent onderzoek geeft aanwijzingen voor afzwakking van de AMOC sinds 1950 van 0,46 Sverdrup per 10 jaar. De integratie van schattingen van de subarctische smeltwateraanvoer voor de komende eeuw geeft aan dat deze circulatie 33% zwakker kan zijn dan de onverstoorde toestand, als gevolg van antropogene activiteiten, bij een temperatuurstijging van 2°C op aarde, die binnen het komende decennium bereikt zou kunnen worden.

Aanwijzingen voor een omslag komen van oceanografisch onderzoek. Niet modelberekeningen maar directe waarnemingen in de Zuid-Atlantische Oceaan suggereren dat de AMOC op omslagkoers ligt. Het modelonderzoek van René van Westen en collega’s heeft als doel beter te begrijpen welke vroegtijdige alarmsignalen werken en waarom. Daarmee kunnen waarnemingen beter worden geïnterpreteerd.

Als gevolg van het instorten van de AMOC zal NW-Europa afkoelen, met ernstige gevolgen voor de landbouw.

Door de koppeling met andere elementen van het klimaatsysteem zullen de gevolgen wereldwijd merkbaar zijn, zoals mondiale klimaat verschuivingen, die neerslagpatronen beïnvloeden en mogelijk regen- en droge seizoenen omkeren in regio's zoals het Amazonegebied.

''Domino effect van het instorten van de AMOC. De gevolgen zijn te merken in de moessons in de Indische Oceaan en Afrika, de West Antarctische IJskap en het Amazonegebied.''

De instorting van de AMOC wordt inmiddels als waarschijnlijk beschouwd; misschien nog niet deze eeuw maar wel in de volgende.

''“Dit dreigende maar steeds realistischer wordende scenario wordt momenteel bijna volledig genegeerd in de debatten over klimaatbeleid en klimaatadaptatie. De gevolgen zijn echter zo enorm dat het onverantwoord zou zijn om dit gevaar te negeren.”''

''“Het is net zoiets als weten dat er een realistisch risico bestaat dat de boiler in je kelder ontploft en delen van het gebouw vernietigt, maar besluiten om dit risico gewoon te negeren.”''

Verdieping: volledige instorting van de AMOC

In een open brief aan de Scandinavische Raad van Ministers waarschuwt een groep van 43 klimaatwetenschappers voor de ernstige gevolgen van een volledige instorting van de AMOC.

''Jaarlijkse gemiddelde temperatuurverandering in een toekomstig CO2-verdubbelingsscenario waarin de AMOC volledig is ingestort.''

Een reeks wetenschappelijke studies van de afgelopen jaren suggereert dat dit risico tot nu toe sterk onderschat is. Een dergelijke verandering in de oceaancirculatie zou verwoestende en onomkeerbare gevolgen hebben, vooral voor de Scandinavische landen, maar ook voor andere delen van de wereld.

In deze regio zijn de Groenlandse ijskap, het Barentsz zee-ijs, de boreale permafrost systemen, de subpolaire draaistroom, diepwater vorming en de Atlantische Meridionale Overturning Circulatie (AMOC) allemaal kwetsbaar voor grote, onderling verbonden niet-lineaire veranderingen. De AMOC, het dominante mechanisme van noordwaarts warmtetransport in de Noord-Atlantische Oceaan, bepaalt de levensomstandigheden voor alle mensen in het Noordpoolgebied en daarbuiten en loopt steeds meer het risico dat het omslagpunt wordt gepasseerd.

Recent onderzoek sinds het laatste IPCC-rapport suggereert dat het IPCC dit risico heeft onderschat en dat het passeren van dit omslagpunt al in de komende decennia een serieuze mogelijkheid is.

De gevolgen voor met name de Scandinavische landen zouden waarschijnlijk catastrofaal zijn, zoals een grote afkoeling in de regio terwijl de omliggende regio's opwarmen (zie figuur), en waarschijnlijk leiden tot ongekend extreem weer. Hoewel de gevolgen voor weerpatronen, ecosystemen en menselijke activiteiten verder moeten worden bestudeerd, zouden ze mogelijk de levensvatbaarheid van de landbouw in Noordwest-Europa bedreigen.

Het doel van de brief is om de aandacht te vestigen op het feit dat slechts “gemiddeld vertrouwen” in het niet instorten van de AMOC niet geruststellend is en duidelijk de mogelijkheid openlaat van een instorting van de AMOC tijdens deze eeuw. En het is zelfs nog waarschijnlijker dat een ineenstorting deze eeuw wordt ingezet, maar pas in de volgende eeuw volledig tot ontwikkeling komt.

Een publicatie in Nature, november 2024, stelt dat een 30% verzwakking van de AMOC al rond 2040 kan optreden.

Verdieping: Jonge Dryas opwarming

Aan het eind van de laatste ijstijd, 14.700 jaar geleden, beleefde de Aarde een periode van opwarming, die bekendstaat als de Jonge Dryas. Dit resulteerde in een afname van het aantal gletsjers en het smelten van het ijs op en rond Groenland.

De Atlantische Oceaan warmde op, wat gepaard ging met een daling van het zoutgehalte, wat vervolgens leidde tot verstoring van de AMOC. Daardoor koelde het Noord-Europese klimaat binnen een relatief kort tijdsbestek sterk af, ongeveer 12.800 jaar geleden. Deze koele periode hield ongeveer 1300 jaar aan.

Als de AMOC instort, kunnen we een soortgelijk effect verwachten als tijdens de Jonge Dryas. Het Scandinavische klimaat zal zeer snel afkoelen, met een afname van de toevoer van warmte en voedingsstoffen vanuit de oceaan naar het noorden. Dat zal een aanzienlijke invloed hebben op de bewoonbaarheid van grote delen van Noordwest Europa.

Verdieping: Stort de AMOC nu in of niet?

Rondom de AMOC is een levendige discussie aan de gang tussen onderzoekers die een spoedige, algehele ineenstorting van de AMOC voorspellen, onderzoekers die op grond van waarnemingen vaststellen dat de AMOC al enige tijd zwakker wordt, en anderen die voorspellen dat vanaf het midden van deze eeuw de AMOC verzwakt en in de volgende eeuw ineenstort. De laatste bijdrage van Jens Terhaar en collega's is een nieuwe reconstructie van hoe de AMOC de afgelopen 60 jaar is veranderd.

Stefan Rahmstorf bespreekt deze discussie in ''Real Climate''.

Goede metingen van de AMOC-stroming zijn pas sinds 2004 beschikbaar in het RAPID-project, dus voor eerdere tijden moeten we indirecte aanwijzingen gebruiken. Een daarvan is de zee oppervlaktetemperatuur 'vingerafdruk' van AMOC-veranderingen (Caesar et al. 2018). Daar gebruikten we de cold blob temperatuuranomalie (nov-mei) als een manier om de AMOC-sterkte te meten. Andere studies hebben andere zee oppervlaktetemperatuur- of saliniteitspatronen gebruikt, evenals andere gegevens uit het verleden (zoals sedimentkorrelgroottes), en vonden over het algemeen dat de AMOC sinds de 19e eeuw is afgenomen, met enkele variaties om de 10 jaar.

Het nieuwe paper van Terhaar et al. (2025) bekritiseert hoe Caesar et al. (2018) hun reconstructie deden en stelt een nieuwe methode voor die gebruikmaakt van oppervlaktewarmtefluxen uit reanalysegegevens als indicator voor AMOC-sterkte.

''Verschillende AMOC-reconstructies, met de RAPID-metingen bovenaan. De middelste twee reconstructies gebruikte oppervlaktehoogtegegevens van satellieten, en een watermassa regressie gebaseerd op RAPID gegevens. De onderste twee grafieken zijn gebaseerd op Terhaar et al. 2025. Grafiek: Levke Caesar.''

Rahmstorf vergelijkt in zijn bespreking de resultaten van Terhaar et al. met andere modelstudies en directe waarnemingen en stelt vast dat er weinig overeenkomst is met de eerdere studies. Hij concludeert:

Ik geloof niet dat de nieuwe poging om de AMOC te reconstrueren betrouwbaarder is dan eerdere methoden gebaseerd op temperatuur- of saliniteitpatronen, op dichtheidsveranderingen in het 'koude blob'-gebied, of op verschillende paleoklimatologische proxy-gegevens, die concludeerden dat er een verzwakking is. Maar omdat we geen directe stromingsmetingen hebben die ver genoeg terug in de tijd gaan, blijft daar enige onzekerheid over bestaan. Het nieuwe onderzoek verandert echter niets aan mijn inschatting van de verzwakking van de AMOC.

En iedereen is het erover eens dat de AMOC in de toekomst zal verzwakken als reactie op de opwarming van de Aarde en dat dit een ernstig risico vormt, of deze verzwakking nu al is gebleken uit natuurlijke variabiliteit in de beperkte observatiegegevens die we hebben of niet.

<nowiki>*</nowiki>3.7 Oceaanverzuring

De term oceaanverzuring is eigenlijk onjuist. De oceanen worden niet zuurder, ze worden minder basisch als gevolg van het oplossen van meer kooldioxide. De pH wordt lager; van ongeveer 8,20 in 1940 naar 8,05 nu. (N.B.: pH 7,0 is neutraal en pH < 7,0 is zuur.) Wanneer de pH beneden een bepaalde drempelwaarde zakt, heeft het grote gevolgen voor het leven in de oceanen.

<nowiki>https://lnkd.in/gP5-2dG8</nowiki>

All life on earth depends upon marine life in the world's oceans. We have known for decades the rate of change of ocean acidification and the drop in Aragonite saturation index (alkalinity) and what it means to marine life.

Within the next 10 to 20 years, ocean acidification will result in the loss of most marine life and a massive regime shift to lower pH-tolerant organisms such as jellyfish and toxic marine phytoplankton. For some reason, governments and industry do not perceive this as a risk, and the reality of what's going to happen is hidden from the public. However, the food supply for over 3 billion people depends upon marine life, and 70%+ of climate change is regulated by the oceans. The reality is that climate change is 4 times worse than the models predict because the models are totally useless and only include a few of the variables.

<nowiki>https://lnkd.in/gznqvHaJ</nowiki>

There is not going to be a future unless these issues are tackled now. The problems can still be solved, but carbon mitigation is only a small part of the problem.

Urgent attention is required to actively increase the alkalinity of the world’s oceans. We must stop dumping toxic chemicals and plastic into the environment. Emission of partially combusted carbon from the burning of fossil fuels must stop, and we need to start regenerating ecosystems as opposed to the massive on-going destruction of marine and terrestrial life on earth.

<nowiki>https://lnkd.in/ev6_2cXN</nowiki>

<nowiki>*</nowiki>3.8 Regenwouden

afsterven Amazone-woud door verdroging als gevolg van verdergaande boskap en bosbranden. '''Positieve feedback > versterkt opwarming'''

<nowiki>*</nowiki>3.9 Positieve tipping points

De Tipping Points conferentie bij de Universiteit van Exeter in 2022 onderscheidde niet alleen de negatieve omslagpunten die hiervoor besproken zijn, maar ook een aantal positieve omslagpunten die kunnen leiden tot een snelle maatschappelijke verandering die vervolgens klimaatactie kan versnellen.

Het idee van positieve sociale omslagpunten maakt gebruik van dezelfde gedachtegang als omslagpunten in het klimaatsysteem, maar het zou verkeerd zijn om aan te nemen dat ze op dezelfde manier werken, betoogde Prof. Frank Geels, een professor in systeeminnovatie aan de Universiteit van Manchester.

''"Omslagpunten in de natuurwetenschappen zijn vrij goed gedefinieerd. Er zijn bepaalde drempels, vaak gedefinieerd door een enkele controlevariabele, waar kleine toevoegingen of acties een systeem plotseling en snel in een andere toestand kunnen brengen als gevolg van deterministische zelfversterkende terugkoppelingen.''

''“In de sociale wetenschappen werkt het volgens mij niet precies hetzelfde ... Wat beleidsmakers erg aanspreekt is het idee dat we maar iets heel kleins hoeven te doen en dat we dan die enorme effecten zien, wat behoorlijk misleidend is omdat het vooral de inspanningen zijn die voorafgaan aan het omslagpunt waar eigenlijk veel inspanning nodig zal zijn.”''

De conferentie signaleerde een aantal opkomende initiatieven op het platteland, waaronder regeneratieve landbouw, rewilding en holistisch beheer van natuurgebieden, die zouden kunnen leiden tot een positief kantelpunt voor landherstel.

Klimaatactivisme kan leiden tot een maatschappelijke omslag die de gevolgen van opwarming kan verminderen.

Zie ook Wat kunnen we zelf doen?.

Verdieping: kritiek op het tipping points concept

Een artikel in Nature Climate Change sluit aan bij de opmerkingen van Frank Geels en zet kritische vraagtekens bij het gebruik van het concept ‘tipping points’:

“[…] omdat het de diverse dynamieken van complexe natuurlijke en menselijke systemen te eenvoudig weergeeft en omdat het urgentie uitstraalt zonder een zinvolle basis voor klimaatactie te creëren. Verschillende sociaal-wetenschappelijke kaders suggereren dat de grote onzekerheid en het abstracte karakter van omslagpunten voor het klimaat deze ondoeltreffend maken voor het in gang zetten van actie en het stellen van bestuurlijke doelen.”

“De framing werkt ook verwarring in de hand tussen op temperatuur gebaseerde ijkpunten voor beleid en de eigenschappen van het klimaatsysteem. Voor zowel natuurlijke als menselijke systemen pleiten we voor duidelijker, specifieker taalgebruik om de fenomenen die als 'omslagpunten' worden bestempeld te beschrijven en voor een kritische evaluatie van de vraag of, hoe en waarom verschillende framings het wetenschappelijk begrip en het beheer van klimaatrisico's kunnen ondersteunen.”

Feedbacks en tipping points

2025-01-31T09:43:08Z

NoraW:

'''Het klimaatsysteem, onderdeel van Systeem Aarde, telt een groot aantal terugkoppelingen, ofwel feedback loops, die veranderingen van het klimaat versterken dan wel afremmen. Positieve terugkoppeling versterkt klimaatverandering en kan leiden tot een omslag (''tipping'' point) waardoor het klimaat in een nieuwe toestand raakt die pas op lange termijn omkeerbaar is. Negatieve terugkoppeling remt klimaatverandering af.'''

== Feedback loops (terugkoppelingen) ==
'''Feedback loops in het klimaatsysteem spelen een cruciale rol in het versterken of afzwakken van de effecten van de opwarming van de Aarde. Zij zijn bepalend voor het bereiken van een omslagpunt. Negatieve feedback vormt de kern van alle regulerende mechanismen en zorgt voor stabiliteit in een dynamisch systeem, doordat het helpt om veranderingen in het systeem te dempen. Veranderingen worden daarentegen juist versterkt door positieve feedback loops.'''<ref>[https://scied.ucar.edu/learning-zone/earth-system/climate-system/feedback-loops-tipping-points Climate Feedback Loops and Tipping Points | UCAR Center for Science Education]</ref>

Er is sprake van terugkoppeling wanneer outputs van een systeem worden teruggeleid als inputs, als onderdeel van een keten van oorzaak en gevolg die een circuit of lus (loop) vormt. Het systeem voedt zichzelf dan terug (feedback).
[[Bestand:Climate feedback loops.png|miniatuur|650x650px|''Sommige effecten van de opwarming van de Aarde kunnen de opwarming versterken (positieve terugkoppelingen) of afremmen (negatieve terugkoppelingen). Bron: Wikipedia.''|gecentreerd]]

In het geval van klimaatverandering is er sprake van een aantal positieve feedback loops die de uitstoot van broeikasgassen vergroten en daardoor de opwarming van de aarde versnellen.

Positief of negatief heeft dus niets te maken met gunstig of ongunstig, maar alleen met versterking (positief) of demping (negatief).

Omdat feedback loops lastig te integreren zijn in klimaatmodellen, geven de klimaatberekeningen de effecten van de verschillende feedback loops onvoldoende weer. Positieve feedback loops veroorzaken exponentiële toename van effecten als smelten van ijskappen, temperatuurstijging, productie van broeikasgassen, enzovoort. De opwarming kan dus nog sneller gaan dan voorspeld. Dat maakt het stoppen van broeikasgasuitstoot nog urgenter.<ref name=":0">[https://www.cell.com/one-earth/fulltext/S2590-3322(23)00004-0 Many risky feedback loops amplify the need for climate action | One Earth]</ref>

In de verdieping staat een overzicht van 41 positieve en negatieve feedback loops die van invloed zijn op klimaatverandering. De belangrijkste worden hier besproken.
[[Bestand:Feedback loops.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Kaart van feedback loops. Bron: Ripple et al. (2023).''<ref name=":0" />]]
Hierna een aantal voorbeelden van positieve en negatieve feedback loops.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

== Positieve terugkoppelingen ==
'''Positieve terugkoppelingen versterken de effecten van klimaatverandering en kunnen leiden tot tipping points: het klimaat slaat op hol.'''

=== Terugkoppeling door afnemende albedo van ijs en sneeuw ===
De albedo van een oppervlak is de mate van terugkaatsing van licht. IJs en sneeuw hebben een hoge albedo, wat betekent dat ze veel zonnestraling reflecteren. Als ijs smelt, komen donkere oceaan- of landoppervlakken bloot te liggen, die in vergelijking met ijs een lagere albedo hebben (minder licht weerkaatsen en dus meer zonnestraling absorberen), wat leidt tot verdere opwarming en meer smeltend ijs. Dit heeft weer een verdere verlaging van albedo tot gevolg en dus meer verwarming.<ref>[https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.aag2345 Observed Arctic sea-ice loss directly follows anthropogenic CO2 emission | Science]</ref>

Op de site van het Feedback Loops Project zijn animaties te vinden van feedback door smeltend ijs.<ref>[https://scientistswarning.forestry.oregonstate.edu/climate-feedback-loops-project Climate Feedback Loops Project | Alliance of World Scientists]</ref>

=== Terugkoppeling waterdamp ===
Als de temperatuur stijgt, verdampt er meer water, waardoor er waterdamp aan de atmosfeer wordt toegevoegd. Waterdamp is een krachtig broeikasgas dat extra warmte vasthoudt, wat leidt tot verdere opwarming.<ref>[https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1171264 A Matter of Humidity | Science]</ref>

=== Dooi van permafrost en vrijkomen van methaan ===
Stijgende temperaturen zorgen ervoor dat permafrost ontdooit, waardoor het daarin opgeslagen methaan (een krachtig broeikasgas) vrijkomt in de atmosfeer, wat de opwarming versnelt.<ref>[https://www.nature.com/articles/nature14338 Climate change and the permafrost carbon feedback | Nature]</ref>

<youtube>mW0pUw4Nc_Q</youtube>

''Deze video laat zien hoe permafrost verdwijnt als gevolg van de opwarming. Daarbij komt methaan vrij dat de opwarming weer verder versterkt.''

=== Insectenplagen ===
Insectenplagen zijn van alle tijden, maar door klimaatverandering nemen ze toe en treffen ze harder. De getroffen ecosystemen verliezen resistentie, kunnen niet meer als klimaatbuffer optreden en worden zelf nog harder geraakt door klimaatverandering.

Zo zijn door klimaatverandering fijnsparren minder vitaal. De Fijnspar (''Picea abies'') is een voor houtproductie veel aangeplante, noordelijke boomsoort, onder doe-het-zelvers beter bekend als ‘grenen’. Hierdoor heeft een kleine keversoort, de letterzetter (''Ips typographus''), zich kunnen ontwikkelen tot een enorme plaagsoort. Binnen enkele warme zomers zijn vele tienduizenden hectaren bos in midden-Europa door deze kever met de grond gelijk gemaakt en kunnen geen CO2 meer opnemen. Monoculturen voor bosbouw zijn het zwaarst getroffen. Doordat de letterzetter zich in monoculturen zo extreem kunnen ontwikkelen, worden ook gezonde, natuurlijke ecosystemen met fijnsparren getroffen.<ref>[https://sachsen-anhalt.nabu.de/natur-und-landschaft/wald/info.html Naturschutzbund Deutschland]</ref>

Het op grote schaal sterven van naaldbossen verzwakt een belangrijke koolstofput. Doordat minder bomen CO2 opnemen, wordt de opwarming minder afgeremd.<blockquote>'''Bronnen:'''
<references />
</blockquote>

== Negatieve terugkoppelingen ==
Terwijl positieve terugkoppelingen zelfversterkende processen zijn waardoor het klimaat op hol kan slaan, remmen negatieve terugkoppelingen klimaatverandering af. Met andere woorden, ze brengen het klimaat in evenwicht. Ze kunnen klimaatverandering op de lange duur zelfs terugdraaien. Negatieve terugkoppelingen spelen dan ook een belangrijke rol bij mitigatie.

'''Verbeterde vegetatiegroei (kooldioxidebemesting)'''

Hogere CO₂-niveaus stimuleren de plantengroei, waardoor CO₂ uit de atmosfeer wordt geabsorbeerd, waardoor de broeikasgas concentraties kunnen afnemen en de opwarming wordt vertraagd.

Daarbij moet worden opgemerkt dat oude bossen minder kunnen opslaan dan jonge bossen. Jonge bossen leggen over het algemeen sneller koolstof vast dan volwassen bossen door hun krachtige groei. Terwijl jonge bomen snel CO₂ opnemen, bereiken volwassen bossen vaak een koolstofneutrale toestand waarin de groei de koolstofuitstoot door boomsterfte en ontbinding compenseert. Onderzoek geeft aan dat het 20-30 jaar kan duren voordat jonge bossen koolstofputten worden na de eerste groei, terwijl volwassen bossen meer totale koolstof opslaan, maar in een langzamer tempo, gemiddeld ongeveer 28 g/m²/jaar vergeleken met de nettoverliezen in jonge bossen tijdens de eerste stadia. Jonge bossen zijn dus meestal effectiever in het vastleggen van koolstof na verloop van tijd.

Niettemin, oerbossen hebben een aanzienlijke koolstof opslagcapaciteit op de lange termijn. Ze blijven koolstof vastleggen, zij het langzamer dan jongere bossen. Onderzoek wijst uit dat oerbossen enorme hoeveelheden koolstof kunnen opslaan, waarbij sommige kustbossen tot 1.300 Mg ha vasthouden en ongeveer 28 g/m²/jaar vastleggen, terwijl ze in de loop der tijd een netto positieve koolstofbalans behouden. Deze ecosystemen zijn cruciaal voor het beperken van de klimaatverandering, omdat ze gedurende hun hele levensduur koolstof verzamelen en deze eeuwenlang kunnen opslaan, zelfs na de dood van de bomen.

'''Toegenomen bewolking'''

Opwarming verhoogt de verdamping van water, wat kan leiden tot meer wolkenvorming. Wolken kunnen zonnestraling terugkaatsen naar de ruimte, waardoor er minder warmte het aardoppervlak bereikt. Feedback van wolken is een complex en intensief onderzocht gebied, waaruit blijkt dat het gedrag van wolken de opwarming zowel kan versterken als afzwakken, afhankelijk van factoren zoals hoogte, wolkentype en locatie.

'''Koolstofput oceanen'''

Oceanen absorberen een aanzienlijk deel van de antropogene CO₂-uitstoot. Koelere temperaturen aan het oceaanoppervlak kunnen de opname van CO₂ bevorderen, waardoor de opwarming van de atmosfeer wordt beperkt.

Doordat CO₂ minder goed oplost in warmer water vermindert opwarming van de oceanen de CO₂-opname. Daardoor wordt deze negatieve feedbackloop afgezwakt en de opwarming juist versterkt.

Deze diversiteit aan mechanismen illustreert de complexiteit van het klimaatsysteem, waarbij positieve feedback loops de klimaatverandering versnellen, terwijl negatieve feedback loops mogelijkheden bieden om het klimaat te stabiliseren. De kracht van een aantal positieve feedbacks neemt nu toe, waardoor er gevreesd wordt voor een op hol geslagen opwarming als de wereldwijde CO2-uitstoot niet wordt gestopt.

Verdroging

Verdroging van land als gevolg van klimaatverandering illustreert de complexe interactie van positieve en negatieve terugkoppelingen.

''Positieve (+) en negatieve (-) terugkoppelingen die droogte bepalen. Het schema toont de relatie tussen fysische en fysiologische aandrijvers van droogte door klimaatverandering en de gevolgen die verband houden met de beschikbaarheid van water, de productiviteit van de vegetatie en de sociaaleconomische situatie. VPD staat voor Vapour Pressure Deficit (Dampdruk tekort). PET staat voor Potentiële Evapotranspiratie.''

== '''Verdieping:''' feedback loops ==
De volgende tabel geeft een overzicht van 41 terugkoppelingen, waarvan 27 positieve (versterkende), 7 negatieve (remmende) en 7 onzekere terugkoppelingen. Sommige terugkoppelingen kunnen in verband worden gebracht met belangrijke omslagpunten die het mondiale klimaatsysteem en de biosfeer ernstig kunnen verstoren zodra kritieke drempels worden overschreden.

Lang niet alle positieve feedbacks zullen leiden tot dramatische gevolgen. Specifieke punten van zorg zijn het vertragen van de oceaancirculatie en het grootschalige verlies van ijskappen, permafrost en bossen.

''Tabel van 41 terugkoppelingen. Bron: Ripple et al. (2023), Supplemental information. <nowiki>https://drive.google.com/file/d/1Yp2CW2Rdkc8Dyh80NpkMb7bY0nbbNoQN/view?usp=drivesdk</nowiki>''

== Tipping points (Omslagpunten) ==
'''De term ''omslagpunt'' of ''kantelpunt'' (tipping point) verwijst naar een kritische drempel waarbij een kleine verstoring de toestand of ontwikkeling van een systeem kwalitatief kan veranderen. De term ''omslagelement'' beschrijft grootschalige componenten van het aardsysteem die een omslagpunt kunnen passeren. Omslagpunten zijn vaak abrupt en/of onomkeerbaar en kunnen een ''‘runaway climate’'' veroorzaken, met andere woorden: het klimaat slaat op hol. '''

'''Dat zou leiden tot een veel hogere gemiddelde temperatuur dan in enig interglaciaal in de afgelopen 1,2 miljoen jaar en tot een zeeniveau dat aanzienlijk hoger is dan ooit in het Holoceen (de periode 11.700 jaar geleden tot nu).'''

'''Een ''omslagelement'' is een onderdeel van een systeem dat gevoelig is voor een omslagpunt. De belangrijkste omslagpunten zijn het verdwijnen van de West-Antarctische en Groenlandse ijskappen, het smelten van de Arctische permafrost, het instorten van de Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) en het afsterven van het Amazonewoud.'''

'''Zie ook: Verdieping: kritiek op het tipping points concept.'''

Doordat alles in het Systeem Aarde in meer of mindere mate met elkaar verbonden is, kan het overschrijden van een omslagpunt ernstige gevolgen hebben voor andere omslagelementen, en daarmee voor het wereldwijde klimaat- en ecologische systeem.

Er bestaan nog veel onzekerheden over de omslagpunten in het klimaatsysteem — zowel wat betreft de tijdschaal als de ernst van de gevolgen — en daar wordt volop onderzoek naar gedaan. Dat is geen excuus om een afwachtende houding aan te nemen. Van een aantal is het mechanisme redelijk goed bekend. De mensheid moet het risico niet lopen op de meest catastrofale gevolgen van bijvoorbeeld het instorten van de AMOC of het verdwijnen van de West-Antarctische IJskap.

Het bestaan van omslagpunten in het klimaatsysteem betekent dat het van vitaal belang is om de wereldwijde temperatuurstijging te beperken tot 1,5°C, hoogstens met een overschrijding van beperkte duur.

=== De risico’s ===
Onderzoekers van de Universiteit van Potsdam benadrukken de ernstige risico's van het destabiliseren van kantelelementen van de Aarde, zoals ijskappen en oceaanstromingen, als gevolg van klimaatverandering, en benadrukken de noodzaak om de limiet van 1,5 °C die is vastgesteld in het Akkoord van Parijs aan te houden om ernstige gevolgen in de toekomst te voorkomen.

Bij de huidige emissietrajecten is een tijdelijke overschrijding van de Parijse limiet van 1,5 °C voor de opwarming van de Aarde waarschijnlijk. Permanente overschrijding van deze limiet zou de kans op het veroorzaken van klimaat omslagpunten aanzienlijk vergroten.

Onderzoek laat zien dat als we het huidige beleid deze eeuw volgen, we tegen 2300 een omslagrisico van 45% lopen, zelfs als de temperaturen tot onder de 1,5 °C worden teruggebracht.

De onderzoekers vinden dat het kantelrisico tegen 2300 toeneemt met elke extra 0,1 °C overschrijding boven 1,5 °C en sterk versnelt voor een piekopwarming boven 2,0 °C. Het bereiken en handhaven van ten minste netto nul broeikasgasemissies tegen 2100 is van het grootste belang om het kantelrisico op de lange termijn te minimaliseren.

Netto nul is het punt waarop de uitstoot vrijwel geëlimineerd is, en alle onvermijdelijke klimaatvervuiling die overblijft uit de atmosfeer wordt gehaald door koolstofverwijdering.

De onderzoeksresultaten onderstrepen dat strenge emissiereducties in het huidige decennium cruciaal zijn voor de stabiliteit van de planeet. Als we ons niet aan deze limieten houden, neemt de kans op kantelpunten toe, die de stabiliteit van het wereldklimaat eeuwenlang kunnen beïnvloeden.

Overzicht omslagpunten

Hieronder een overzicht van tipping points, hun drempel (in °C), tijdschaal waarop hun effect merkbaar is (in jaren) en hun maximum impact (in °C).

''Tabel met op literatuur gebaseerde drempelwaarde-, tijdschaal- en impactschattingen voor de omslagelementen die zijn gecategoriseerd als mondiale kern of regionale impact. De kleuren in de linkerkolom geven het domein van het aardsysteem aan (blauw, cryosfeer; groen, biosfeer; oranje, oceaan-atmosfeer) en de kleuren van de andere kolommen geven de subjectieve betrouwbaarheidsniveaus aan (groen, hoog; geel, gemiddeld; rood, laag). Bron: McKay et al. (2022).''

Uitleg omslagpunten

Omslagpunten kunnen worden geïllustreerd aan de hand van een bal die rolt in een bekken met twee niveaus. De animatie (zie hieronder) laat zien dat dit model, net als veel complexe systemen, twee stabiele toestanden heeft. De bal begint op één niveau — waarvan de diepte aangeeft hoe stabiel die toestand is.

Druk op het systeem zorgt ervoor dat het linker deel van het bekken instabiel wordt. De bal wordt door kortetermijn variabiliteit in het bekken heen en weer geduwd — vergelijkbaar met weergebeurtenissen in een klimaatsysteem.

Uiteindelijk wordt de bal voorbij het omslagpunt van het steeds instabielere linker niveau geduwd en valt hij abrupt in het andere niveau. Hier bevindt hij zich in een nieuwe stabiele toestand van waaruit hij niet gemakkelijk kan terugkeren. (De rechtergrafiek toont een tijdreeks die de beweging van de bal tussen de verschillende toestanden bijhoudt).

De kern van dit soort gedrag is een 'versterkende terugkoppeling' binnen een systeem die zo sterk wordt dat het zichzelf gaat aandrijven.

''Animatie van een omslagpunt. Het linkerdeel toont een systeem met twee toestanden, waarbij de bal aangeeft in welke toestand hij zich bevindt en de diepte van elk niveau van het bekken een maat is voor de stabiliteit van die toestand. Het rechterdeel toont een tijdreeks van de beweging van de bal tussen toestanden.''

Verderop worden de volgende omslagpunten besproken:

* Gletsjers en poolijskappen
* Zee-ijs
* Toendra’s en permafrost
* AMOC
* Regenwouden

The Global Tipping Points Report 2023

Het Global Tipping Points Report werd gelanceerd tijdens COP28 op 6 december 2023. Het rapport is een gezaghebbende beoordeling van de risico's en kansen van zowel negatieve als positieve omslagpunten in het aardsysteem en de samenleving.

Het Global Tipping Points project wordt geleid door professor Tim Lenton van het Global Systems Institute van de Universiteit van Exeter met de steun van meer dan 200 onderzoekers van ruim 90 organisaties in 26 landen.

''Delen van het aardsysteem die door het rapport zijn geïdentificeerd als potentiële tipping points.''

De hoofdpunten van het Global Tipping Points Report:

# Klimaatverandering en natuurverlies kunnen binnenkort 'omslagpunten' veroorzaken in de natuur.
# Deze omslagpunten vormen bedreigingen van een omvang waarmee de mensheid nog nooit eerder is geconfronteerd.
# De effecten van omslagpunten zullen worden doorgegeven en versterkt in onze geglobaliseerde wereld.
# Het stoppen van deze bedreigingen is mogelijk, maar vereist urgente wereldwijde actie.
# Zelfs met dringende wereldwijde actie zijn sommige omslagpunten van het aardsysteem onvermijdelijk
# 'Positieve omslagpunten' kunnen een ontwikkeling naar duurzaamheid versnellen.
# Eén positief omslagpunt kan andere in gang zetten, waardoor een domino-effect van verandering ontstaat.
# Het in gang zetten van positieve kantelpunten vereist gecoördineerde actie die rekening houdt met rechtvaardigheid en rechtvaardigheid.
# We moeten meer inzicht krijgen in omslagpunten — maar zonder actie uit te stellen.
# Positieve kantelpunten kunnen een krachtig tegeneffect creëren tegen het risico dat kantelpunten in het aardsysteem uit de hand lopen.

<nowiki>*</nowiki>3.3 Gletsjers en poolijskappen

Wanneer het oppervlak van gletsjers en ijskappen (hoge albedo) afneemt, wordt minder zonlicht weerkaatst door het ijs en kan het het donkere aardoppervlak (lage albedo) verwarmen. '''Positieve feedback > versterkt opwarming'''

''Arctische klimaat feedbacks.''

De volgende kaart uit het Global Tipping Points Report geeft een overzicht van ijskappen en gletsjers en de mate waarin die zich ontwikkelen in de richting van omslagpunten.

''Kaart van cryosfeer systemen die in dit hoofdstuk worden beschouwd (arcering). De markeringen geven aan welke van de systemen in dit rapport worden beschouwd als een omslagsysteem (+++ hoog vertrouwen, ++ gemiddeld vertrouwen en + laag vertrouwen) en welke niet (- - hoog vertrouwen, - - gemiddeld vertrouwen en - laag vertrouwen), geeft systemen aan waarvoor geen duidelijke beoordeling mogelijk is op basis van het huidige begripsniveau.''

Antarctica

''Antarctica vergeleken met Europa. Het oppervlak van West-Antarctica is ongeveer 75 keer dat van Nederland. Bron: Cool Antarctica.''

Naast het warmer worden van de atmosfeer hebben zowel de opwarming van de oceanen als de stijging van de zeespiegel gevolgen voor het volume van de ijskappen op Antarctica. Hier is weer sprake van positieve terugkoppelingen.

Het is belangrijk onderscheid te maken tussen de Oost Antarctische IJskap (EAIS) en de West Antarctische IJskap (WAIS). De EAIS ligt op land grotendeels boven zeeniveau en de WAIS voor een groot deel op de zeebodem. Dat maakt de laatste veel gevoeliger voor opwarming — met name van het zeewater — en zeespiegelstijging. Daar komt bij dat de zeebodem van het Antarctische continentale plat landinwaarts helt waardoor het ijs gaat drijven naarmate het volume afneemt. Als de WAIS in zijn geheel zou instorten en smelten, zou de zeespiegel wereldwijd met 3,3 meter stijgen; dit proces zou echter eeuwen tot millennia kunnen duren. Maar sommige WAIS ijsstromen staan op het punt instabiel te worden, met name de Thwaites Gletsjer.

''Schematische weergave van de huidige toestand en een toekomstig scenario in West Antarctica. IJsstromen van de ijskap bewegen naar de kust en vormen ijsplaten (ice shelves), het drijvende verlengstuk van de ijskap op het oceaanwater. De grounding line is het punt waarop de ijskap niet meer dik genoeg is om op vaste grond te rusten en begint te drijven. Wanneer warm oceaanwater de ijsplaten van onderaf bereikt, smelt het ijs daar (basaal smelten). Als dit basale smelten toeneemt, worden de ijsplaten dunner. In extreme gevallen kunnen ijsplaten instabiel worden. Bron: Alfred-Wegener-Institut / Martin Künsting (CC-BY 4.0).''

Wanneer door een combinatie van opwarming van oceaanwater, basaal smelten en zeespiegelstijging ijsplaten instabiel worden, gaan ijsstromen en afvoergletsjers sneller stromen. Dat destabiliseert de ijskap en versterkt uiteindelijk het proces waardoor het Antarctische ijs op den duur kan verdwijnen.

Doomsday gletsjer

''Thwaites Glacier, een van de grootste afvoergletjers van West Antarctica. Bron: John Englander.''

Dit proces is het meest dreigend in het geval van de Thwaites Gletsjer, een gletsjer zo groot als Engeland en een van de afvoergletsjers van West Antarctica. De Thwaites gletsjer, die bekendstaat als de “Doomsday glacier”, vormt een belangrijke bedreiging voor de wereldwijde zeespiegel door zijn snelle smelten en instabiliteit. Thwaites is een van de snelst terugtrekkende gletsjers op Antarctica. in de afgelopen 30 jaar is de hoeveelheid ijsverlies van Thwaites en nabijgelegen gletsjers verdubbeld. Op dit moment draagt de gletsjer voor ongeveer 4% bij aan de jaarlijkse zeespiegelstijging en een volledige instorting zou kunnen leiden tot een wereldwijde stijging van 65 cm.

Recente studies geven aan dat deze omstandigheden kunnen leiden tot onomkeerbare veranderingen binnen jaren in plaats van eeuwen, waardoor er dringende zorgen ontstaan over kustoverstromingen en de ontheemding van miljoenen mensen wereldwijd. De ijsplaat van de gletsjer zal waarschijnlijk binnen tien jaar instorten, wat mogelijk een kettingreactie teweeg kan brengen die naburige gletsjers beïnvloedt en tot een extra stijging van 1,5 meter kan leiden.

Why scientists are so worried about this glacier

''Deze video legt uit waarom Thwaites Glacier zo snel verandert en wat dit betekent voor de zeespiegelstijging.''

Groenland

De Groenlandse ijskap heeft geen grootschalige ijsplaten zoals Antarctica, maar er zijn drijvende gletsjertongen in de fjorden die ook het risico lopen van smelten aan de basis. Op dit moment zijn er slechts drie drijvende gletsjertongen in het noorden van Groenland, maar in het zuiden zijn ze al gesmolten, waardoor de gletsjers zich sneller naar de kust hebben verplaatst. Het noorden van de Groenlandse ijskap verliest ook veel massa.

De Groenlandse ijskap is veel gevoeliger voor veranderingen in de luchttemperatuur dan de Antarctische ijskap. De lucht in Groenland is in de zomer boven het vriespunt, wat betekent dat de sneeuw en het ijs aan het oppervlak ook smelten. Het smeltwater aan het oppervlak van de ijskap kan door scheuren in het ijs naar de basis van de ijskap stromen, waar het de stroomsnelheid van het ijs kan veranderen. Als het ijs sneller stroomt, stroomt er meer ijs in de smeltzone, wat bijdraagt aan de zeespiegelstijging.

Greenland Ice Sheet: Three Futures

''Deze video toont de ontwikkeling van verschillende regio's van de Groenlandse ijskap tussen 2008 en 2300 op basis van drie verschillende klimaatscenario's. Elk scenario weerspiegelt een mogelijk toekomstig klimaatresultaat op basis van de huidige en toekomstige uitstoot van broeikasgassen. De paarse gebieden zijn blootgestelde delen van de Groenlandse bodem die in 2008 door de ijskap werden bedekt. Bron: NASA's Scientific Visualization Studio, Cindy Starr.''

Een simulatie van de invloed van uitstroomgletsjers op de dikte van de ijskap, gekoppeld aan betere gegevens en uitgebreide klimaatmodellen voor verschillende toekomstige klimaatscenario's, is onlangs gebruikt om te schatten hoeveel Groenland zal bijdragen aan de zeespiegel in het volgende millennium. Groenland zou 5 tot 34 cm kunnen bijdragen aan de zeespiegel tegen 2100 en tot 162 cm tegen 2200. Afvoergletsjers zijn waarschijnlijk verantwoordelijk voor ongeveer 19 tot 40% van het totale massaverlies.

Uit de analyse blijkt dat de grootste onzekerheden bij het voorspellen van het massaverlies zitten in klimaatscenario's en oppervlakteprocessen, gevolgd door ijsdynamica. Onzekerheden in de oceaanomstandigheden spelen een kleine rol, vooral op de lange termijn. Het is zeer waarschijnlijk dat Groenland binnen een millennium ijsvrij wordt zonder significante reducties in de uitstoot van broeikasgassen.

Nieuw onderzoek onder leiding van de Universiteit van Barcelona toont dat extreme smeltperioden - perioden van snel smeltende sneeuw en ijs - bijna twee keer zo vaak voorkomen tijdens zomers in de afgelopen decennia vergeleken met de periode 1950-1990.

Het onderzoek laat zien dat er de afgelopen tien jaar een piek is geweest in jaren van extreem smelten in Groenland. Tijdens de zomer van 2012 smolt bijvoorbeeld 610 gigaton ijs (het equivalent van 244 miljoen Olympische zwembaden), en in 2019 smolt 560 gigaton (224 miljoen Olympische zwembaden).

Het smelten van de Groenlandse ijskap heeft wereldwijde gevolgen, omdat het een grote bijdrage levert aan de stijging van de zeespiegel, de stabiliteit van zeestromen in de Atlantische Oceaan (zie De AMOC), en ook de circulatiepatronen in de atmosfeer beïnvloedt. Volgens de onderzoekers heeft dit ook invloed op het Europese klimaat. “Deze veranderingen in temperatuur- en neerslagpatronen kunnen van invloed zijn op sociaaleconomische activiteiten en ecosystemen en kunnen bijdragen aan een toename van klimaatextremen in nabijgelegen regio's van de Noord-Atlantische Oceaan,” merken de onderzoekers op.

Volledig verdwijnen

De tijdschaal voor het volledig verdwijnen van de ijskappen is regionaal verschillend. (Zie Overzicht omslagpunten.) Voor de Groenlandse ijskap wordt dat geschat op 10 tot 15 duizend jaar. Voor de ijskap van West Antarctica tussen de 500 en 13 duizend jaar. De ijskap van Oost Antarctica doet er minsten 10 duizend jaar over om compleet te verdwijnen. Daarvoor is ook een flink grotere opwarming nodig dan in de meeste scenario’s waarschijnlijk wordt gedacht.

De oorzaak van deze verschillen is een combinatie van de verschillende ijsvolumes en de ondergrond van de ijskappen. De West Antarctische IJskap is een zg. mariene ijskap met een basis die grotendeels beneden de zeespiegel ligt. Dat maakt de ijskap gevoelig voor zeespiegelstijging en basaal smelten van de ijsplaten en daardoor potentieel instabiel.

Gevolgen voor de zeespiegel

Het massaal afsmelten van de West-Antarctische ijskap was een belangrijke oorzaak van de hoge zeespiegel tijdens een periode die bekendstaat als het Laatste Interglaciaal (129.000-116.000 jaar geleden). Het extreme ijsverlies veroorzaakte een stijging van meerdere meters in de wereldgemiddelde zeespiegel — en daar was minder dan 2˚C oceaan opwarming voor nodig.

''Bijdragen aan veranderingen van het zeeniveau in het verleden en in de toekomst. Uit IPCC AR6: FAQ 9.2.''

IPCC scenario’s projecteren een zeespiegelstijging in 2100 van ongeveer 50 cm voor de lage-emissiescenario’s en 80 cm of meer voor de hoge-emissiescenario’s. Veel onderzoekers vrezen dat deze schattingen te optimistisch zijn. Voor de langere termijn, tot 2300, moet worden gerekend met veel hogere zeeniveaus, tot meerdere meters of zelfs meer dan 10 meter boven het niveau van 1971.

''Projecties van zeespiegelstijging in de 21e eeuw en 2300, inclusief scenario’s met een lage waarschijnlijkheid en een grote impact. Uit IPCC AR6: Figuur SPM.8.''

Deze meest sombere scenario’s hebben een lage waarschijnlijkheid maar de gevolgen zijn dusdanig ernstig dat ze ten koste van alles moeten worden vermeden.

In tegenstelling tot de Oost-Antarctische ijskap — die grotendeels op hooggelegen gebieden ligt — rust het West-Antarctische ijs op de zeebodem. Het wordt omringd door grote stukken drijvend landijs, ijsplaten genaamd, die het centrale deel van de ijskap beschermen.

Als warmer oceaanwater in holtes onder de ijsplaten komt, smelt het ijs van onderaf, waardoor de ijsplaten dunner worden en de centrale ijskap zeer kwetsbaar wordt voor de opwarming van de oceaan.

Tijdens het laatste interglaciaal was het wereldgemiddelde zeeniveau tussen de 6 en 9 meter hoger dan nu, hoewel sommige wetenschappers vermoeden dat dit zelfs 11 meter kan zijn geweest.

De zeespiegelstijging in het laatste interglaciaal kan niet volledig worden verklaard door het smelten van de Groenlandse ijskap, die verantwoordelijk was voor een stijging van 2 m, of de uitzetting van de oceaan door warmere temperaturen en smeltende berggletsjers, die vermoedelijk minder dan 1 m stijging veroorzaakten.

De positieve terugkoppelingen tussen een opwarmende oceaan, het instorten en smelten van de ijskappen maken West-Antarctica kwetsbaar voor het passeren van een omslagpunt. Als het omslagpunt wordt bereikt, kan slechts een kleine temperatuurstijging het abrupte smelten van de ijskap en een stijging van de zeespiegel met meerdere meters veroorzaken.

Op dit moment suggereert de consensus van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) rapport uit 2013 dat de wereldwijde zeespiegel de komende eeuw tussen de 40 cm en 80 cm zal stijgen, waarvan Antarctica slechts ongeveer 5 cm bijdraagt.

De onderzoekers vrezen dat de bijdrage van Antarctica veel groter zou kunnen zijn.

Verdieping: zeespiegelstijging verschillende scenario’s

Een modelstudie uit 2021 vergelijkt de gevolgen van verschillende opwarmingsscenario’s voor de zeespiegel. Volgens deze studie zou een opwarming van 1,5 °C leiden tot een stijging van de gemiddelde zeespiegel van ongeveer 10 centimeter in 2100, iets meer bij 2 °C. Beide zijn streefdoelen van het Akkoord van Parijs. In het meest ongunstige scenario zou de zeespiegel ongeveer 40 centimeter stijgen.

''Antarctische bijdrage aan de stijging van de GMSL bij een reeks emissiescenario's. De waaiergrafieken tonen de in de tijd veranderende onzekerheid en het bereik rond de mediane ensemblewaarde (zwarte lijn) in stappen van 10%. De panelen in de linkerkolom tonen de resultaten van het ensemble van 2000 tot 2100, inclusief de mediaan van de GMSL-stijging (rode lijn). De rechterkolom is uitgebreid tot 2300. a, b, Emissies die overeenkomen met een +1,5 ºC wereldwijd gemiddeld opwarmingsscenario. c, d, Emissies die overeenkomen met +2,0 ºC, e, f, Emissies die overeenkomen met +3,0 ºC. g, h, RCP8.5. h, Twee extra RCP8. 5 simulaties worden getoond met gemiddelde gekalibreerde parameterwaarden in verband met natte crevassing/hydrofracturing (CALVLIQ=107 m-1 jr2) en ijsafkalving (VCLIFF=7,7 km jr-1 ), maar met atmosfeer- en oceaanforcering geleverd door de NCAR CESM1.2.2 GCM met (blauwe lijn) en zonder (rode lijn) Antarctische smeltwaterfeedback43 . Let op de uitgerekte y-assen in g en h.''

<nowiki>*</nowiki>3.4 Zee-ijs

'''Positieve terugkoppeling >> versterkt opwarming.'''

Het verdwijnen van zee-ijs als gevolg van de opwarming van de atmosfeer en de oceanen, met name in het Noordpoolgebied, heeft nauwelijks effect op de zeespiegel. (Zie Verdieping: zee-ijs en zeespiegelstijging.) Een veel belangrijker effect is de afname van de albedo.

Albedo (letterlijk: witheid) is het deel van het zonlicht dat diffuus gereflecteerd wordt door een lichaam. Het wordt gemeten op een schaal van 0 (wat overeenkomt met een zwart lichaam dat alle invallende straling absorbeert) tot 1 (wat overeenkomt met een lichaam dat alle invallende straling reflecteert).

Sneeuw en ijs hebben een hoge albedo, zeewater en land een lage. Wanneer zee-ijs en sneeuw verdwijnen, absorbeert het vrijkomende, donkere oppervlak meer warmte. Die warmte draagt bij aan de opwarming van de atmosfeer en de oceanen, waardoor weer meer sneeuw en ijs smelten, enzovoort. Dat is een zelfversterkend effect, ofwel een positieve terugkoppeling.

Verdieping: zee-ijs en zeespiegelstijging

Het is een wijdverbreid misverstand dat zeespiegelverandering alleen wordt veroorzaakt door ijs dat aan land vastzit, en niet door drijvend zee-ijs. Hoewel dat meestal waar is, blijkt er toch een effect te zijn, ook al is het klein.

''Een smeltend ijsblokje in een glas water verhoogt het waterniveau niet omdat een massa ijs een groter volume inneemt dan eenzelfde massa zoet water.''

Eén ding dat vaak over het hoofd wordt gezien is de invloed van het zoutgehalte. Het maakt een significant verschil. Verschillende onderzoeken tonen aan dat, omdat drijfijs gemaakt is van zoet water, het eigenlijk de zeespiegel iets verhoogt wanneer het smelt in de zoute zee, wat anders is dan wat er gebeurt in je waterglas.

''Smeltend zoetwater-ijs in zeewater verhoogt het zee-niveau enigszins.''

Wanneer een ijsberg of ander zee-ijs in het water drijft, verplaatst het zijn eigen gewicht. Maar zoet water heeft een lagere dichtheid dan zout water, dus als het smelt en vloeibaar wordt, neemt het meer ruimte in dan het zeewater dat het verplaatste toen het ijs was. Dit heeft ongeveer 3% van het effect van het smelten van ijs dat op land rust en verhoogt het zeeniveau.

Hoewel het effect minimaal is, heeft smeltend zee-ijs tussen 1994 en 2017 toch 1,1 millimeter bijgedragen aan de zeespiegel en is het belangrijk om deze veranderingen goed te kunnen begrijpen.

<nowiki>*</nowiki>3.5 Toendra’s en permafrost

groeiende CO₂-emissies door smelten van toendra’s. '''Positieve feedback > versterkt opwarming'''

De snelle dooi van permafrost is een zorgwekkend aspect van klimaatverandering, omdat het een vicieuze cirkel kan creëren die verdere opwarming in de hand werkt. Permafrost bevat grote hoeveelheden koolstof in de vorm van organisch materiaal, dat vrijkomt als kooldioxide (CO₂) en methaan (CH₄) wanneer het smelt. Methaan is een bijzonder krachtig broeikasgas, met een 25 keer sterkere opwarmingseffect op de korte termijn dan CO₂.

Wanneer permafrost dooit, komen deze broeikasgassen in de atmosfeer vrij, wat de opwarming versnelt. Dit kan leiden tot nog meer dooi van permafrost, wat op zijn beurt weer meer koolstofemissies veroorzaakt. Dit proces, bekend als een positieve terugkoppeling, kan een destabiliserend effect hebben op het klimaatsysteem.

De uitstoot van broeikasgassen door smeltende permafrost wordt niet altijd meegenomen in de huidige klimaatmodellen, waardoor het werkelijke risico op verdere opwarming mogelijk wordt onderschat. Dit betekent dat zelfs met ambitieuze reductiedoelen, zoals die zijn vastgelegd in het Akkoord van Parijs, de wereldwijde temperatuurstijging moeilijk binnen de beoogde limieten te houden zal zijn.

Om de opwarming te beperken tot de doelstelling van maximaal 2°C – en bij voorkeur tot 1,5°C – is het noodzakelijk dat er aanvullende maatregelen worden genomen om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Dit omvat niet alleen het verminderen van emissies uit menselijke activiteiten, maar ook het beschermen van permafrostgebieden en het ontwikkelen van strategieën om het vrijkomen van koolstof uit dooiende permafrost te beperken.

Sinds 1979 is de Arctische regio vier keer sneller opgewarmd dan de rest van de Aarde. Dat verschijnsel wordt de Arctische versterking genoemd.

Bron: Global linkages – a graphic look at the changing Arctic (rev.1).

Aangetaste permafrostgebieden stoten aanzienlijk meer CO₂ uit in reactie op de opwarming dan intacte permafrostgebieden. Dit is zorgwekkend, omdat het de mogelijkheid vergroot dat klimaatverandering verder wordt versneld. De extra uitstoot van broeikasgassen uit deze permafrostgebieden kan een vicieuze cirkel creëren waarin de opwarming van de aarde zichzelf versterkt.

Deze veelgehoorde voorstelling van zaken wordt weersproken door een recent onderzoek door het Alfred Wegener Institut.

Volgens hun bevindingen is er niet één mondiaal omslagpunt, maar zijn er talrijke lokale en regionale omslagpunten die op verschillende tijdstippen “omslaan”, waardoor cumulatieve effecten ontstaan en de permafrost met de klimaatverandering mee ontdooit. Daarom is het des te belangrijker om vandaag doortastend op te treden als we zoveel mogelijk permafrost willen behouden.

''Als we het effect van de toegenomen bosbranden meerekenen, is het Arctische toendragebied veranderd van een gebied waar koolstof in de bodem wordt opgeslagen in een gebied waar kooldioxide wordt uitgestoten. De uitstoot van bosbranden in het poolgebied is sinds 2003 gemiddeld 207 miljoen ton koolstof per jaar. Het Noordpoolgebied blijft ook een consistente methaanbron. (Afbeelding credit: NOAA)''

Een recente modelstudie laat een zichzelf in stand houdende dooi van de permafrost zien voor honderden jaren, zelfs als de wereldgemeenschap onmiddellijk stopt met alle uitstoot van door de mens veroorzaakte broeikasgassen. De dooi (in het model) is het resultaat van een voortdurende, autonome stijging van de globale temperatuur. Deze opwarming is het gecombineerde effect van drie fysische processen: (1) afnemende albedo aan het oppervlak (door het smelten van de Arctische ijsbedekking), (2) toenemende hoeveelheden waterdamp in de atmosfeer (door hogere temperaturen) en (3) veranderingen in de concentraties van broeikasgassen in de atmosfeer (door de absorptie van CO₂ in biomassa en oceanen en de uitstoot van koolstof (CH4 en CO₂) door ontdooiende permafrost).

Bron: Global linkages – a graphic look at the changing Arctic (rev.1).

Snel dooiende permafrost kan de klimaatverandering verder versnellen en de inspanningen om te voldoen aan de langetermijndoelstelling van het Akkoord van Parijs om de wereldwijde temperatuurstijging te beperken tot 2°C, doen ontsporen.

Zelfs als de wereld de uitstoot zou verminderen volgens de huidige afspraken van het Akkoord van Parijs, zouden de wintertemperaturen boven de Noordelijke IJszee tegen het midden van de eeuw met 3-5°C stijgen.

<nowiki>*</nowiki>3.6 De AMOC

'''Positieve feedback > versterkt opwarming'''

'''AMOC is de afkorting van Atlantic Meridional Overturning System. De AMOC is een oceaanstroming die warm, tropisch water naar het noorden van de Atlantische Oceaan transporteert. Tot nu toe zorgde dat voor milde klimaten in noordwest Europa en Scandinavië. Als gevolg van de opwarming dreigt deze stroming te vertragen of zelfs helemaal te stoppen. Naast koudere winters in Europa zal dit leiden tot snellere opwarming op het zuidelijk halfrond, verzwakte tropische moessons en verstoring van ecosystemen wereldwijd.'''

'''<nowiki/>'We don't really consider it low probability anymore': Collapse of key Atlantic current could have catastrophic impacts, says oceanographer Stefan Rahmstorf.'''

Net zoals ons hart bloed door het menselijk lichaam pompt, circuleert dit stromingssysteem gigantische hoeveelheden water door de Atlantische Oceaan. De dichtheid van het water wordt bepaald door de temperatuur en het zoutgehalte. Opgewarmd in het zuiden, stroomt het langs het oppervlak via het Caribisch gebied naar het noorden (de Golfstroom) en geeft onderweg zijn energie af aan de atmosfeer. Dit matigt de temperaturen in noordwest Europa. Na afkoeling zakt het water naar de diepte en stroomt het terug naar de Zuid-Atlantische Oceaan. Een grote instroom van zoet water, dat lichter is dan zout zeewater, kan dit stromingssysteem ernstig verstoren en zelfs doen instorten. De AMOC is het meest kwetsbare onderdeel van het wereldwijde klimaatsysteem.

De AMOC verplaatst elke seconde 17 miljoen kubieke meter warm water naar het noorden langs het oceaanoppervlak en stuurt koud water terug door de oceaandiepten. Dit verplaatst 1,2 petawatt aan warmte, wat gelijk staat aan de energie die door een miljoen elektriciteitscentrales stroomt. AMOC wisselt warmte, water en koolstof uit met de atmosfeer en reguleert het weer in Europa en mariene ecosystemen.

Het systeem wordt aangedreven door het zinken van koud, zout water in het noorden van de Atlantische Oceaan. In de Straat van Denemarken ontmoet zuidwaarts stromend koud water uit de Noordse Zeeën warmer water uit de Irminger Zee. Het koude, dichte water zakt snel onder het warmere water door en stroomt over een drempel in de oceaanbodem. Dat vormt een neerwaartse stroming van naar schatting ongeveer 3,5 miljoen kubieke meter per seconde, ofwel 3,5 Sverdrup. Het hele systeem van de AMOC transporteert 18 Sv. Vergelijk met de Amazone, de grootste rivier: 0,2 Sv.

''De grootste waterval van de wereld, 3,5 kilometer diep, in de oceaan tussen Groenland en IJsland. Die drijft de AMOC aan.''

De AMOC voert dit koude water van nabij Groenland (blauwe lijn) zuidwaarts langs de zeebodem richting Antarctica, terwijl stromingen dichter bij het oppervlak warmer water noordwaarts transporteren.

Thermohaline Circulation

''De AMOC is onderdeel van de ‘wereldwijde lopende band’ (Global Conveyor Belt). De kleur van het water geeft de dichtheid aan, die wordt bepaald door saliniteit (zoutgehalte) en temperatuur. Bron: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio.''

''De AMOC. Gele ovalen zijn gebieden in de noordelijke Atlantische Oceaan waar warm oppervlaktewater (rood) afkoelt en zinkt, waardoor de koude, diepe retourstroom (blauw) wordt gevormd. Dit is de motor van deze lopende band.''

Instroom van zoet water (smeltwater van ijskappen, rivieren en regenwater) zal de AMOC vertragen en mogelijk stoppen, omdat deze lichter is en daardoor het dichte zoute water bedekt. Dat koelt daardoor niet meer af en kan niet meer naar de diepte zinken. De motor stopt.

''Zwakker worden van de Golfstroom, onderdeel van de AMOC. Figuur rechts: 1) Water in de noordelijke Atlantische Oceaan wordt zoeter en zinkt daardoor minder snel. 2) Minder warmte wordt noordwaarts getransporteerd. 3) De Golfstroom verzwakt maar een deel van het water wordt door windsystemen voortgestuwd. Bron: MeteoSwiss.''

Recent onderzoek geeft aanwijzingen voor afzwakking van de AMOC sinds 1950 van 0,46 Sverdrup per 10 jaar. De integratie van schattingen van de subarctische smeltwateraanvoer voor de komende eeuw geeft aan dat deze circulatie 33% zwakker kan zijn dan de onverstoorde toestand, als gevolg van antropogene activiteiten, bij een temperatuurstijging van 2°C op aarde, die binnen het komende decennium bereikt zou kunnen worden.

Aanwijzingen voor een omslag komen van oceanografisch onderzoek. Niet modelberekeningen maar directe waarnemingen in de Zuid-Atlantische Oceaan suggereren dat de AMOC op omslagkoers ligt. Het modelonderzoek van René van Westen en collega’s heeft als doel beter te begrijpen welke vroegtijdige alarmsignalen werken en waarom. Daarmee kunnen waarnemingen beter worden geïnterpreteerd.

Als gevolg van het instorten van de AMOC zal NW-Europa afkoelen, met ernstige gevolgen voor de landbouw.

Door de koppeling met andere elementen van het klimaatsysteem zullen de gevolgen wereldwijd merkbaar zijn, zoals mondiale klimaat verschuivingen, die neerslagpatronen beïnvloeden en mogelijk regen- en droge seizoenen omkeren in regio's zoals het Amazonegebied.

''Domino effect van het instorten van de AMOC. De gevolgen zijn te merken in de moessons in de Indische Oceaan en Afrika, de West Antarctische IJskap en het Amazonegebied.''

De instorting van de AMOC wordt inmiddels als waarschijnlijk beschouwd; misschien nog niet deze eeuw maar wel in de volgende.

''“Dit dreigende maar steeds realistischer wordende scenario wordt momenteel bijna volledig genegeerd in de debatten over klimaatbeleid en klimaatadaptatie. De gevolgen zijn echter zo enorm dat het onverantwoord zou zijn om dit gevaar te negeren.”''

''“Het is net zoiets als weten dat er een realistisch risico bestaat dat de boiler in je kelder ontploft en delen van het gebouw vernietigt, maar besluiten om dit risico gewoon te negeren.”''

Verdieping: volledige instorting van de AMOC

In een open brief aan de Scandinavische Raad van Ministers waarschuwt een groep van 43 klimaatwetenschappers voor de ernstige gevolgen van een volledige instorting van de AMOC.

''Jaarlijkse gemiddelde temperatuurverandering in een toekomstig CO2-verdubbelingsscenario waarin de AMOC volledig is ingestort.''

Een reeks wetenschappelijke studies van de afgelopen jaren suggereert dat dit risico tot nu toe sterk onderschat is. Een dergelijke verandering in de oceaancirculatie zou verwoestende en onomkeerbare gevolgen hebben, vooral voor de Scandinavische landen, maar ook voor andere delen van de wereld.

In deze regio zijn de Groenlandse ijskap, het Barentsz zee-ijs, de boreale permafrost systemen, de subpolaire draaistroom, diepwater vorming en de Atlantische Meridionale Overturning Circulatie (AMOC) allemaal kwetsbaar voor grote, onderling verbonden niet-lineaire veranderingen. De AMOC, het dominante mechanisme van noordwaarts warmtetransport in de Noord-Atlantische Oceaan, bepaalt de levensomstandigheden voor alle mensen in het Noordpoolgebied en daarbuiten en loopt steeds meer het risico dat het omslagpunt wordt gepasseerd.

Recent onderzoek sinds het laatste IPCC-rapport suggereert dat het IPCC dit risico heeft onderschat en dat het passeren van dit omslagpunt al in de komende decennia een serieuze mogelijkheid is.

De gevolgen voor met name de Scandinavische landen zouden waarschijnlijk catastrofaal zijn, zoals een grote afkoeling in de regio terwijl de omliggende regio's opwarmen (zie figuur), en waarschijnlijk leiden tot ongekend extreem weer. Hoewel de gevolgen voor weerpatronen, ecosystemen en menselijke activiteiten verder moeten worden bestudeerd, zouden ze mogelijk de levensvatbaarheid van de landbouw in Noordwest-Europa bedreigen.

Het doel van de brief is om de aandacht te vestigen op het feit dat slechts “gemiddeld vertrouwen” in het niet instorten van de AMOC niet geruststellend is en duidelijk de mogelijkheid openlaat van een instorting van de AMOC tijdens deze eeuw. En het is zelfs nog waarschijnlijker dat een ineenstorting deze eeuw wordt ingezet, maar pas in de volgende eeuw volledig tot ontwikkeling komt.

Een publicatie in Nature, november 2024, stelt dat een 30% verzwakking van de AMOC al rond 2040 kan optreden.

Verdieping: Jonge Dryas opwarming

Aan het eind van de laatste ijstijd, 14.700 jaar geleden, beleefde de Aarde een periode van opwarming, die bekendstaat als de Jonge Dryas. Dit resulteerde in een afname van het aantal gletsjers en het smelten van het ijs op en rond Groenland.

De Atlantische Oceaan warmde op, wat gepaard ging met een daling van het zoutgehalte, wat vervolgens leidde tot verstoring van de AMOC. Daardoor koelde het Noord-Europese klimaat binnen een relatief kort tijdsbestek sterk af, ongeveer 12.800 jaar geleden. Deze koele periode hield ongeveer 1300 jaar aan.

Als de AMOC instort, kunnen we een soortgelijk effect verwachten als tijdens de Jonge Dryas. Het Scandinavische klimaat zal zeer snel afkoelen, met een afname van de toevoer van warmte en voedingsstoffen vanuit de oceaan naar het noorden. Dat zal een aanzienlijke invloed hebben op de bewoonbaarheid van grote delen van Noordwest Europa.

Verdieping: Stort de AMOC nu in of niet?

Rondom de AMOC is een levendige discussie aan de gang tussen onderzoekers die een spoedige, algehele ineenstorting van de AMOC voorspellen, onderzoekers die op grond van waarnemingen vaststellen dat de AMOC al enige tijd zwakker wordt, en anderen die voorspellen dat vanaf het midden van deze eeuw de AMOC verzwakt en in de volgende eeuw ineenstort. De laatste bijdrage van Jens Terhaar en collega's is een nieuwe reconstructie van hoe de AMOC de afgelopen 60 jaar is veranderd.

Stefan Rahmstorf bespreekt deze discussie in ''Real Climate''.

Goede metingen van de AMOC-stroming zijn pas sinds 2004 beschikbaar in het RAPID-project, dus voor eerdere tijden moeten we indirecte aanwijzingen gebruiken. Een daarvan is de zee oppervlaktetemperatuur 'vingerafdruk' van AMOC-veranderingen (Caesar et al. 2018). Daar gebruikten we de cold blob temperatuuranomalie (nov-mei) als een manier om de AMOC-sterkte te meten. Andere studies hebben andere zee oppervlaktetemperatuur- of saliniteitspatronen gebruikt, evenals andere gegevens uit het verleden (zoals sedimentkorrelgroottes), en vonden over het algemeen dat de AMOC sinds de 19e eeuw is afgenomen, met enkele variaties om de 10 jaar.

Het nieuwe paper van Terhaar et al. (2025) bekritiseert hoe Caesar et al. (2018) hun reconstructie deden en stelt een nieuwe methode voor die gebruikmaakt van oppervlaktewarmtefluxen uit reanalysegegevens als indicator voor AMOC-sterkte.

''Verschillende AMOC-reconstructies, met de RAPID-metingen bovenaan. De middelste twee reconstructies gebruikte oppervlaktehoogtegegevens van satellieten, en een watermassa regressie gebaseerd op RAPID gegevens. De onderste twee grafieken zijn gebaseerd op Terhaar et al. 2025. Grafiek: Levke Caesar.''

Rahmstorf vergelijkt in zijn bespreking de resultaten van Terhaar et al. met andere modelstudies en directe waarnemingen en stelt vast dat er weinig overeenkomst is met de eerdere studies. Hij concludeert:

Ik geloof niet dat de nieuwe poging om de AMOC te reconstrueren betrouwbaarder is dan eerdere methoden gebaseerd op temperatuur- of saliniteitpatronen, op dichtheidsveranderingen in het 'koude blob'-gebied, of op verschillende paleoklimatologische proxy-gegevens, die concludeerden dat er een verzwakking is. Maar omdat we geen directe stromingsmetingen hebben die ver genoeg terug in de tijd gaan, blijft daar enige onzekerheid over bestaan. Het nieuwe onderzoek verandert echter niets aan mijn inschatting van de verzwakking van de AMOC.

En iedereen is het erover eens dat de AMOC in de toekomst zal verzwakken als reactie op de opwarming van de Aarde en dat dit een ernstig risico vormt, of deze verzwakking nu al is gebleken uit natuurlijke variabiliteit in de beperkte observatiegegevens die we hebben of niet.

<nowiki>*</nowiki>3.7 Oceaanverzuring

De term oceaanverzuring is eigenlijk onjuist. De oceanen worden niet zuurder, ze worden minder basisch als gevolg van het oplossen van meer kooldioxide. De pH wordt lager; van ongeveer 8,20 in 1940 naar 8,05 nu. (N.B.: pH 7,0 is neutraal en pH < 7,0 is zuur.) Wanneer de pH beneden een bepaalde drempelwaarde zakt, heeft het grote gevolgen voor het leven in de oceanen.

<nowiki>https://lnkd.in/gP5-2dG8</nowiki>

All life on earth depends upon marine life in the world's oceans. We have known for decades the rate of change of ocean acidification and the drop in Aragonite saturation index (alkalinity) and what it means to marine life.

Within the next 10 to 20 years, ocean acidification will result in the loss of most marine life and a massive regime shift to lower pH-tolerant organisms such as jellyfish and toxic marine phytoplankton. For some reason, governments and industry do not perceive this as a risk, and the reality of what's going to happen is hidden from the public. However, the food supply for over 3 billion people depends upon marine life, and 70%+ of climate change is regulated by the oceans. The reality is that climate change is 4 times worse than the models predict because the models are totally useless and only include a few of the variables.

<nowiki>https://lnkd.in/gznqvHaJ</nowiki>

There is not going to be a future unless these issues are tackled now. The problems can still be solved, but carbon mitigation is only a small part of the problem.

Urgent attention is required to actively increase the alkalinity of the world’s oceans. We must stop dumping toxic chemicals and plastic into the environment. Emission of partially combusted carbon from the burning of fossil fuels must stop, and we need to start regenerating ecosystems as opposed to the massive on-going destruction of marine and terrestrial life on earth.

<nowiki>https://lnkd.in/ev6_2cXN</nowiki>

<nowiki>*</nowiki>3.8 Regenwouden

afsterven Amazone-woud door verdroging als gevolg van verdergaande boskap en bosbranden. '''Positieve feedback > versterkt opwarming'''

<nowiki>*</nowiki>3.9 Positieve tipping points

De Tipping Points conferentie bij de Universiteit van Exeter in 2022 onderscheidde niet alleen de negatieve omslagpunten die hiervoor besproken zijn, maar ook een aantal positieve omslagpunten die kunnen leiden tot een snelle maatschappelijke verandering die vervolgens klimaatactie kan versnellen.

Het idee van positieve sociale omslagpunten maakt gebruik van dezelfde gedachtegang als omslagpunten in het klimaatsysteem, maar het zou verkeerd zijn om aan te nemen dat ze op dezelfde manier werken, betoogde Prof. Frank Geels, een professor in systeeminnovatie aan de Universiteit van Manchester.

''"Omslagpunten in de natuurwetenschappen zijn vrij goed gedefinieerd. Er zijn bepaalde drempels, vaak gedefinieerd door een enkele controlevariabele, waar kleine toevoegingen of acties een systeem plotseling en snel in een andere toestand kunnen brengen als gevolg van deterministische zelfversterkende terugkoppelingen.''

''“In de sociale wetenschappen werkt het volgens mij niet precies hetzelfde ... Wat beleidsmakers erg aanspreekt is het idee dat we maar iets heel kleins hoeven te doen en dat we dan die enorme effecten zien, wat behoorlijk misleidend is omdat het vooral de inspanningen zijn die voorafgaan aan het omslagpunt waar eigenlijk veel inspanning nodig zal zijn.”''

De conferentie signaleerde een aantal opkomende initiatieven op het platteland, waaronder regeneratieve landbouw, rewilding en holistisch beheer van natuurgebieden, die zouden kunnen leiden tot een positief kantelpunt voor landherstel.

Klimaatactivisme kan leiden tot een maatschappelijke omslag die de gevolgen van opwarming kan verminderen.

Zie ook Wat kunnen we zelf doen?.

Verdieping: kritiek op het tipping points concept

Een artikel in Nature Climate Change sluit aan bij de opmerkingen van Frank Geels en zet kritische vraagtekens bij het gebruik van het concept ‘tipping points’:

“[…] omdat het de diverse dynamieken van complexe natuurlijke en menselijke systemen te eenvoudig weergeeft en omdat het urgentie uitstraalt zonder een zinvolle basis voor klimaatactie te creëren. Verschillende sociaal-wetenschappelijke kaders suggereren dat de grote onzekerheid en het abstracte karakter van omslagpunten voor het klimaat deze ondoeltreffend maken voor het in gang zetten van actie en het stellen van bestuurlijke doelen.”

“De framing werkt ook verwarring in de hand tussen op temperatuur gebaseerde ijkpunten voor beleid en de eigenschappen van het klimaatsysteem. Voor zowel natuurlijke als menselijke systemen pleiten we voor duidelijker, specifieker taalgebruik om de fenomenen die als 'omslagpunten' worden bestempeld te beschrijven en voor een kritische evaluatie van de vraag of, hoe en waarom verschillende framings het wetenschappelijk begrip en het beheer van klimaatrisico's kunnen ondersteunen.”

Wat is klimaatverandering?

2025-01-31T09:38:36Z

NoraW: /* Van Hothouse naar Icehouse */

== Samenvatting ==
'''Het klimaat is één van de [http://www.klimaatwiki.org/index.php/Extreme_urgentie#De_grenzen_van_onze_planeet negen planetary boundaries] die sinds ongeveer 1990 voorbij de veilige limiet is. De gevolgen van het overschrijden van die grens zijn maar ten dele terug te draaien en dan ook nog pas op de lange termijn.'''

'''Dit hoofdstuk bespreekt de verschillen tussen weer en klimaat, het natuurlijke broeikaseffect, broeikasgassen, het door de mens veroorzaakte versterkte broeikaseffect, en de invloedrijke weersverschijnselen El Niño en El Niña.'''

'''Deze grafiek, gepubliceerd door het KNMI, vat het verhaal van deze wiki samen. Hij laat zien hoe de gemiddelde temperatuur op Aarde sinds de Industriële Revolutie is gestegen parallel met de stijging van de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer. In verschillende hoofdstukken wordt uitgelegd wat daarvan de oorzaken en gevolgen zijn en wat eraan kan worden gedaan om de schade te beperken.'''
[[Bestand:Klimaatgrafiek KNMI.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|Temperatuur en CO2-concentratie sinds het begin van de jaartelling. Bron: KNMI.]]

== Weer en klimaat ==
'''Weersverandering en klimaatverandering worden nogal eens met elkaar verward: ''“Hoezo opwarming van de Aarde? Kijk naar buiten. Het sneeuwt en het is heel koud.”'' Vaak is zo’n opmerking een bewuste keuze om een zinvol gesprek te frustreren. Hoe het ook zij, het is goed om het verschil tussen weer en klimaat scherp te hebben.'''

Op de site https://earth.nullschool.net/ vind je animaties van de actuele weersituatie: temperatuur, luchtdruk, wind, zeestromingen, chemie en nog veel meer.

<youtube>obsw9qiBnjo</youtube>

==== Weer ====
Weer is wat je buiten voelt op een specifieke dag: warm, koud, regen, zon, wind, enzovoort. Het verandert snel, soms zelfs binnen een uur. Het weer — temperatuur, neerslag, wind — is op elke plaats en op elk moment anders.

Tegelijkertijd is het weer ook in zekere mate voorspelbaar: de dagen in de wintermaanden zijn kouder, grauwer en donkerder, dan in de zomer. In gebieden ver van zeeën en oceanen zijn deze verschillen groter dan in Nederland, dicht bij de zee. Nederland heeft een zeeklimaat, Rusland een landklimaat.

==== Klimaat ====
Klimaat gaat over het ''gemiddelde'' weer in een ''gebied'' over een ''lange periode'', meestal wordt daarvoor 30 jaar gekozen of meer. Klimaat geeft een idee van wat voor soort weer je meestal kunt verwachten in een seizoen of jaar.

== Klimaatverandering ==
Klimaatverandering is dus de verandering van de gemiddelde weersomstandigheden over een langere periode in een bepaalde regio. Klimaat zegt daarmee ook iets over de kans dat een bepaald weertype op een bepaalde plaats en op een bepaalde tijd voorkomt.

Je kunt dus nooit zeggen dat extreme regenbuien (het weer op moment X op plaats Y) het gevolg zijn van klimaatverandering, tenminste niet op dezelfde manier als zeggen dat het glas dat op de grond valt het gevolg is van je hand die het van de tafel duwt. Immers het klimaat is de samenvatting van vele jaren weersverschijnselen. Je kunt wel zeggen dat het vaker optreden van extreme regenbuien het gevolg is van de uitstoot van CO2. (Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Attributie|Attributie]].)

Als we het over klimaatverandering hebben, bedoelen we vaak de opwarming van de Aarde als gevolg van menselijk handelen, de antropogene klimaatverandering (er bestaat dus ook klimaatverandering die niet door de mens wordt veroorzaakt; zie [natuurlijke variatie]). Opwarming is echter maar één onderdeel van klimaatverandering. Omdat de planeet Aarde één groot samenhangend geheel vormt, heeft opwarming ook gevolgen voor neerslagpatronen, weersextremen, smeltende gletsjers, zeespiegelstijging, veranderingen in verdamping door vegetatie, etc.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref>

Het klimaat op Aarde is over lange tijd — in de orde van honderdduizenden tot miljoenen jaren — redelijk stabiel geweest, slechts enkele graden onder en boven de gemiddelde temperatuur in die periode. De huidige opwarming is groter en veel sneller dan ooit in de afgelopen 2 miljoen jaar. En dat is de kern van het probleem.

=== Tempo en locaties moeilijk voorspelbaar ===
Hoewel klimaatverandering moeilijk te voorspellen is, kunnen we, op grond van algemeen bekende natuurkundige principes, betrouwbare uitspraken doen over de oorzaken en gevolgen. De onzekerheid zit hem vooral in (1) de invloed van en de snelheid van de verandering van verschillende elementen, zoals temperatuur, neerslag, wind, bewolking en oceaanstromingen, en (2) de locaties waar deze veranderingen merkbaar zijn. Binnen duidelijk aangegeven onzekerheidsmarges wijzen alle trends in dezelfde richting: door de mens veroorzaakte, versnelde opwarming van de Aarde.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

== Jaarlijkse en lange-termijn variatie ==
Deze grafiek uit het rapport Global Climate Highlights van Copernicus laat de jaarlijkse temperatuurvariatie zien ten opzichte van het langjarig gemiddelde. Daaruit blijkt dat, ondanks de schommelingen van de temperatuur het klimaat een duidelijke opwarmingstrend vertoont.<ref> [https://climate.copernicus.eu/global-climate-highlights-2024 Global Climate Highlights 2024 | Copernicus]</ref>
[[Bestand:Temperatuurstijging.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Verschil in wereldgemiddelde temperatuur (°C) ten opzichte van 1850-1900, gebaseerd op de gemiddelden van maandwaarden uit maximaal zes datasets:'' ''Berkeley Earth, HadCRUT5 en NOAAGlobalTemp (vanaf 1850), GISTEMP (vanaf 1880), ERA5 (vanaf 1940) en JRA-3Q (vanaf september 1947).'' ''De datasets zijn genormaliseerd zodat ze dezelfde gemiddelden hebben voor 1991-2020 en een gemiddelde dataset-offset van 0,88°C is gebruikt om de gemiddelden van 1991-2020 en 1850-1900 aan elkaar te relateren.'' ''De zwarte curve toont een schatting van de klimatologische variatie van de temperatuur op lange termijn.'' ''De rode en blauwe balken tonen de afwijkingen van de jaargemiddelde temperaturen van deze schatting.'' ''Credit: C3S/ECMWF.'']]<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== El Niño en La Niña ===
El Niño is een natuurverschijnsel in de Stille Oceaan waarbij langs de evenaar in de oostelijke Stille Oceaan het normaal koele zeewater in sommige jaren sterk opwarmt. Deze opwarming beïnvloedt het weer wereldwijd, vooral in Noord- en Zuid-Amerika, en soms zelfs in Europa.<ref> [https://celebrating200years.noaa.gov/magazine/enso/el_nino.html The 1997-98 El Niño | NOAA]</ref>

Het tegenovergestelde effect, La Niña, treedt op wanneer het zeewater bij de evenaar ongewoon koud is. Beide verschijnselen zijn onderdeel van het El Niño Southern Oscillation (ENSO)-effect, een onregelmatige cyclus van 2 tot 7 jaar die variaties in wind- en zee-oppervlaktetemperaturen over de tropische oostelijke Stille Oceaan veroorzaakt.
[[Bestand:ENSO.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Tijdens El Niño stijgt de oppervlaktewatertemperatuur van de tropische Stille Oceaan met ongeveer 5 °C. Tijdens La Niña daalt de temperatuur van het oceaanwater met ongeveer dezelfde hoeveelheid. Beide toestanden zijn extreme stadia van één fenomeen. Bron: AHA Centre.''<ref> [https://thecolumn.ahacentre.org/insight/vol-66-getting-to-know-el-nino-la-nina/ Getting to know: El Niño and La Niña | AHA Centre]</ref>]]
Het ENSO-effect zorgt voor temperatuurschommelingen die bovenop de wereldwijde temperatuurstijging komen die het gevolg is van de uitstoot van broeikasgassen. 2023 was een El Niño-jaar. In zulke jaren komen er meer en krachtigere tropische orkanen voor, met zware regenval in sommige regio's en extreme droogte in andere. Wat we tijdens El Niño zien, kunnen we beschouwen als een voorbode van wat ons bij verdere opwarming te wachten staat.<ref> [https://www.climate.gov/news-features/featured-images/global-impacts-el-ni%C3%B1o-and-la-ni%C3%B1a Global impacts of El Niño and La Niña | NOAA]</ref>
[[Bestand:SST Anomalies.gif|miniatuur|''De El Niño-gebeurtenis van 1997-98 met extreme zeeoppervlakte temperatuur (SST) anomalieën in het oosten van de tropische Stille Oceaan.''|gecentreerd|432x432px]]
De kaart toont de afwijkende watertemperaturen [°C] in de oceanen tijdens de laatste sterke El Niño in december 1997.
[[Bestand:Gevolgen temperatuur neerslag El Niño La Niña.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Wereldwijde gevolgen voor temperatuur en neerslag van El Niño en La Niña gebeurtenissen.'']]
Niettemin kunnen we de recordtemperaturen van 2023 — en zeker niet die van 2024 — toeschrijven aan een sterke El Niño. Dit blijkt uit een analyse van de ontwikkeling van de dagelijkse temperaturen tijdens alle El Niño-gebeurtenissen met behulp van de ERA5 reanalyse dataset. Aangezien deze dataset de periode van 1940 tot nu beslaat, geeft het ons zes sterke El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.8 °C) en vier meer gematigde El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.5 °C en < 1.8 °C) om te vergelijken met 2024.<ref> [https://www.theclimatebrink.com/p/how-unusual-is-current-post-el-nino How unusual is current post-El Niño warmth? | The Climate Brink]</ref>
[[Bestand:Temperatuur 6 ENSO's.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Vergelijking van de afwijkingen van de gemiddelde temperatuur tijdens zes El Niño’s (1972-2023). De dikke zwarte lijn is de El Niño van 2023. De grafieken zijn gecentreerd rond het hoogtepunt van de betreffende gebeurtenis. De data hiervan worden gegeven in de legenda.'']]
De figuur hierboven toont de gegevens van zes sterke El Niño gebeurtenissen. Hoge temperaturen in 2023 (ononderbroken zwarte lijn) traden eerder op dan in elke andere sterke El Niño. De piektemperaturen waren vergelijkbaar met andere gebeurtenissen in 2015/2016 en 1997/1998 — ongeveer 0,4 °C boven de “normale” mondiale oppervlaktetemperaturen. De mondiale temperaturen daalden na april een beetje, in lijn met eerdere El Niño-gebeurtenissen.

Na oktober 2023 (maand 10 in de grafiek) zijn de temperaturen wereldwijd echter hoog gebleven, ondanks het feit dat de El Niño condities al lang verdwenen zijn, waardoor het laatste deel van 2024 buiten het bereik valt van andere sterke El Niño's.

Zelfs als we naar de langere termijn kijken, is de ontwikkeling van de mondiale oppervlaktetemperaturen zowel voor als na El Niño ongekend: de temperaturen stegen eerder dan we eerder hebben gezien en de temperaturen zijn langere tijd op een hoog niveau gebleven.

==== Gevolgen voor Europa ====
El Niño en La Niña hebben ook invloed op Europa. Als de Stille Oceaan verandert van El Niño naar La Niña, kan Europa te maken krijgen met veranderingen in temperatuur en neerslag.

Een opwarmend klimaat en de overgang van El Niño naar La Niña kan het risico op hittegolven en droogte in delen van Europa vergroten. Een jaar van El Niño kan evenveel hitte met zich meebrengen als een decennium van door de mens veroorzaakte opwarming. Deze extra hitte en de kans op andere neerslagpatronen kunnen hittegolven en droogtes in sommige delen van Europa erger maken.

Terwijl sommige gebieden te maken kunnen krijgen met meer hittegolven en droogte, kunnen andere gebieden meer overstromingen en extreme regen krijgen. In Zuid-Europa worden de winters natter en warmer, terwijl ze in Noord-Europa droger en kouder worden.

De manier waarop El Niño, La Niña en andere klimaatfactoren werken, kan van invloed zijn op de frequentie en kracht van zware regenval en stormen in Europa.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

== '''Verdieping''': Attributie ==
Nu extreem weer steeds vaker optreedt en tot hele concrete problemen leidt, rijst de vraag of klimaatverandering hier de schuld van is. Tien jaar geleden zouden wetenschappers het moeilijk hebben gehad om deze vraag te beantwoorden. Vandaag de dag kan een nieuw type onderzoek, de zogenaamde attributiewetenschap, bepalen of klimaatverandering sommige extreme gebeurtenissen ernstiger en waarschijnlijker heeft gemaakt, en zo ja, in welke mate.<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/10/04/attribution-science-linking-climate-change-to-extreme-weather/ Attribution Science: Linking Climate Change to Extreme Weather | Columbia Climate School]</ref>

Attributiestudies werken als volgt: wanneer zich een extreme weergebeurtenis voordoet, gaan wetenschappers eerst aan de hand van gegevens uit het verleden na hoe vaak een gebeurtenis van die omvang zou kunnen voorkomen.

Vervolgens wordt onderzocht hoe het klimaat in het verleden zou hebben gereageerd. Dit gebeurt door twee verschillende scenario's met elkaar te vergelijken. In het eerste wordt de frequentie waarin het weersfenomeen optrad in de periode voordat de mens begon met het verbranden van fossiele brandstoffen. Die frequentie wordt bekeken voor een periode van ongeveer 150 jaar. Dit wordt de “contrafeitelijke wereld” genoemd - de wereld die ooit was, maar niet meer bestaat.

Voor het tweede scenario gaat het klimaatmodel terug in de tijd, waarbij de werkelijke broeikasgas concentraties voor elk jaar worden gebruikt zoals ze in de loop van de tijd zijn toegenomen. Door de resultaten van de twee modellen te vergelijken, kunnen onderzoekers schatten hoeveel de menselijke uitstoot van fossiele brandstoffen de kansen heeft veranderd. Statistische methoden worden vervolgens gebruikt om de verschillen te meten in hoe ernstig en frequent de gebeurtenis is.

Als een extreme gebeurtenis bijvoorbeeld twee keer zo vaak voorkomt in het huidige klimaatmodel als in het contrafeitelijke klimaatmodel, kunnen we zeggen dat klimaatverandering de gebeurtenis twee keer zo waarschijnlijk heeft gemaakt als het zou zijn geweest in een wereld zonder door de mens veroorzaakte emissies.

Er zijn inmiddels honderden attributiestudies verschenen. Driekwart van de geanalyseerde extremen werden intenser of waarschijnlijker door klimaatverandering.<ref> [https://interactive.carbonbrief.org/attribution-studies/index.html Mapped: How climate change affects extreme weather around the world | Carbon Brief]</ref>

[[Bestand:Attribution studies.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Screenshot van de interactieve kaart van Carbon Brief van bijna 750 extreme gebeurtenissen en trends.'' ''Rode pictogrammen geven aan dat er menselijke invloed is gevonden, blauwe pictogrammen waar dat niet het geval is, grijze pictogrammen waar het niet duidelijk is.'']]Daarnaast zijn de verschillende soorten attributiestudies de afgelopen 20 jaar verder ontwikkeld en uitgebreid. (Zie Verdieping: Attributie.) Zo werd in 2015 de World Weather Attribution Service opgericht om snel te kunnen reageren, waardoor het gemakkelijker wordt om de menselijke bijdrage aan extreme gebeurtenissen in te schatten.<ref> [https://www.worldweatherattribution.org/ When Risks Become Reality: Extreme Weather In 2024 | World Weather Attribution]</ref>

Zie ook: Oorzaak extreem weer.

=== Databank Klimaatattributie ===

De wetenschap over klimaatattributie speelt een centrale rol in rechtszaken over het klimaat en beleidsvorming. De wetenschap staat centraal in juridische debatten over de causale verbanden tussen menselijke activiteiten, wereldwijde klimaatverandering en de gevolgen voor menselijke en natuurlijke systemen. Deze database bevat 700 wetenschappelijke bronnen georganiseerd onder vier thematische paraplu's: Climate Change Attribution, Extreme Event Attribution, Impact Attribution en Source Attribution.Die kun je verkennen door een van de onderwerpen te selecteren of met een geavanceerd zoekformulier.<ref> [https://climateattribution.org/ Climate Attribution Database]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

== '''Verdieping''': Systeem Aarde ==
[[Bestand:Systeem Aarde2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De vijf met elkaar samenhangende subsystemen van Systeem Aarde.''<ref> [https://mynasadata.larc.nasa.gov/basic-page/about-earth-system-background-information About the Earth as a System: Background Information | My NASA Data]</ref>]]
Een systeem wordt gedefinieerd als een groep op elkaar inwerkende, onderling verbonden of onderling afhankelijke onderdelen die samenwerken om een complex geheel te vormen. Wetenschappers over de hele wereld bestuderen elk van deze kleinere systemen en hoe ze bij elkaar passen om het huidige beeld van onze planeet als geheel te vormen door middel van wat ''Earth System Science'' wordt genoemd.<ref> [https://scied.ucar.edu/learning-zone/earth-system Earth as a System | Center for Science Education]</ref><ref> Lenton, T. (2016). ''Earth system science: a very short introduction''. Oxford University Press.</ref>

Aardsysteem wetenschappers beschouwen de gekoppelde evolutie van het leven en de planeet als één proces, waarbij ze erkennen dat de evolutie van het leven de planeet heeft gevormd en dat veranderingen in het planetaire milieu het leven hebben gevormd.

Het is vergelijkbaar met een groot organisme met geheugen. het menselijk lichaamssysteem. Alle systemen binnen een organisme werken samen om het te onderhouden zodat het goed en gezond functioneert. In termen van Earth System Science zorgt elk van deze systemen ervoor dat de Aarde in (dynamische) balans blijft, een toestand die homeostase wordt genoemd. Op een verstoring volgt een gecoördineerde respons van het hele systeem.<ref> Westbroek, P. (2013). De ontdekking van de aarde: het grote verhaal van een kleine planeet. Balans.</ref>

Het systeem Aarde heeft zowel negatieve als positieve terugkoppelingen, die er samen voor zorgen dat het zelfregulerend is. Dit betekent dat als iets het systeem beïnvloedt, het de neiging heeft om terug te keren naar zijn oorspronkelijke staat. Dit suggereert dat negatieve terugkoppeling de overhand heeft, tenminste als het systeem dicht bij het beginpunt is. Maar als iets het systeem te hard raakt, kan het door positieve terugkoppeling naar een alternatieve toestand worden gestuwd. Met andere woorden, zelfregulatie is geen vast gegeven — het kan uitvallen.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref> (Zie ook [[Feedback loops en tipping points]].)

De wetenschap van het aardsysteem is een behoorlijk breed vakgebied. Het beslaat 4,5 miljard jaar geschiedenis van de Aarde, hoe het systeem nu werkt, voorspellingen van hoe het in de toekomst zal zijn en wat er uiteindelijk zal gebeuren. Er wordt gekeken naar hoe een wereld is ontstaan waarin de mens zich kon ontwikkelen, hoe wij als soort die wereld nu veranderen en hoe een duurzame toekomst voor de mensheid binnen het systeem Aarde eruit zou kunnen zien. De wetenschap van het aardsysteem is een sterk interdisciplinair vakgebied dat elementen uit de geologie, biologie, scheikunde, natuurkunde en wiskunde samenbrengt. Het is een relatief nieuwe wetenschap die deel uitmaakt van een bredere 21e-eeuwse trend om complexe systemen te begrijpen en hun gedrag te voorspellen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Het broeikaseffect =

=== Samenvatting ===
'''Het broeikaseffect werkt als een warme deken rond de Aarde en bestaat uit gassen zoals kooldioxide, methaan en waterdamp die warmte vasthouden.'''

Het broeikaseffect is een natuurlijk proces, dat de planeet op een voor leven optimale temperatuur houdt. Menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, hebben het broeikaseffect versterkt. Door de uitstoot van , kooldioxide (CO2), is de deken als het ware dikker geworden. Daardoor is de temperatuur op aarde gestegen en de energiebalans verstoord. Dat wordt het versterkte broeikaseffect genoemd. (Zie ook Verdieping: Energiebalans.)

Hoewel er nog steeds veel onduidelijk is over klimaatverandering — met name over het tempo en de intensiteit — zijn de natuurkundige processen achter het broeikaseffect volledig begrepen. (Zie Experts zijn het eens.) Uit al het onderzoek blijkt dat op de lange termijn kooldioxide in de atmosfeer de belangrijkste regelknop is voor de temperatuur op Aarde. Kooldioxide is de belangrijkste veroorzaker van de huidige klimaatverandering, de toename ervan is door de mens veroorzaakt en het is ook de mens die de uitstoot ervan kan terugdringen.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.1190653 Atmospheric CO2: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature | Science]</ref>

Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Correlatie CO2 — temperatuur|Verdieping: Correlatie CO2 en temperatuur]].<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Het natuurlijke broeikaseffect ===

Het broeikaseffect vindt plaats wanneer zonlicht de Aarde verwarmt, en een deel van die warmte weer terug gezonden wordt naar de ruimte. Maar broeikasgassen in de atmosfeer, zoals kooldioxide (CO₂) en methaan (CH4), houden een deel van die warmte vast. Dit is net als in een kas waar glas de warmte binnenhoudt. Zonder dit zou de gemiddelde temperatuur op het aardoppervlak ongeveer -18 °C zijn en zou menselijk leven niet bestaan.

De volgende grafiek vergelijkt het spectrum van elektromagnetische straling van de zon met de uitgaande straling van het aardoppervlak.
[[Bestand:Spectra incoming outgoing.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Spectra van de inkomende en uitgaande straling. De uitgaande straling heeft een langere golflengte dan de inkomende zonnestraling. Een deel daarvan heeft precies de juiste golflengte om te worden geabsorbeerd door broeikasgassen (~15 μm).''<ref> [https://www.howglobalwarmingworks.org/ How Global Warming Works]</ref>]]
Het zonnespectrum bevat UV- tot kortgolvige infraroodstraling — inclusief het zichtbare licht. Het opgewarmde aardoppervlak zendt langgolvige infraroodstraling terug. Daarvan wordt een klein deel, met golflengte 15 μm, geabsorbeerd door CO₂ in de atmosfeer.

==== Broeikaseffect in een fles ====
<youtube>Ge0jhYDcazY</youtube>

''Demonstratie van het broeikaseffect die je in de klas kunt uitvoeren.''<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/02/25/carbon-dioxide-cause-global-warming/ How Exactly Does Carbon Dioxide Cause Global Warming?]</ref>

==== Broeikaseffect in de atmosfeer ====
[[Bestand:Animatie atmosfeer.gif|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De zes stappen van het versterkte broeikaseffect. Bron: Australian Government.''<ref> [https://www.dcceew.gov.au/climate-change/policy/climate-science/understanding-climate-change Understanding climate change | Australian Government]</ref>]]'''Stap 1''': Zonnestraling bereikt de atmosfeer van de Aarde - en een deel hiervan wordt teruggekaatst in de ruimte.

'''Stap 2:''' De rest van de zonne-energie wordt geabsorbeerd door het land en de oceanen, waardoor de Aarde wordt verwarmd.

'''Stap 3:''' De warmte straalt van de Aarde naar de ruimte.

'''Stap 4:''' Een deel van deze stralingswarmte wordt vastgehouden door broeikasgassen in de atmosfeer, waardoor de Aarde warm genoeg blijft om leven mogelijk te maken.

'''Stap 5:''' Menselijke activiteiten zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, landbouw en landontginning zorgen ervoor dat er meer broeikasgassen in de atmosfeer terechtkomen.

'''Stap 6:''' Dit houdt extra warmte vast en zorgt ervoor dat de temperatuur van de Aarde stijgt, samen met andere effecten zoals verzuring van de oceanen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Thermostaat ===
Het kooldioxidegehalte in de atmosfeer blijft van nature redelijk constant rond 0,03%, oftewel van iedere miljoen moleculen in de lucht zijn er 300 CO₂-moleculen (ook wel 300 ppm; parts per million genoemd). CO₂ dat bijvoorbeeld vrijkomt bij vulkaanuitbarstingen, ademende mensen en dieren en verbranding van fossiele brandstoffen, wordt uiteindelijk opgenomen door de oceanen en planten. Dit proces helpt de variaties in CO₂-concentraties, en daarmee ook de temperatuurschommelingen, binnen leefbare grenzen te houden.

De atmosfeer, samen met de oceanen, de landmassa’s en het leven vormen één samenhangend systeem, dat functioneert als een natuurlijke thermostaat die de planeet leefbaar houdt. (Zie: [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Systeem Aarde|Verdieping: Systeem Aarde]].) Het huidige leven, inclusief de mens, is geëvolueerd in een periode toen de thermostaat op 15 °C stond.

Dat heeft miljoenen jaren goed gefunctioneerd en de evolutie van microben, planten en dieren mogelijk gemaakt. Totdat menselijke activiteiten de balans begonnen te verstoren

= Natuurlijke variatie =
In de geschiedenis van de Aarde hebben zich al eerder veranderingen in het klimaat voorgedaan, zoals ijstijden en warme periodes. Hoewel er na deze veranderingen uiteindelijk een nieuw evenwicht optrad, gebeurde dat over duizenden tot miljoenen jaren. Veel soorten overleefden deze veranderingen niet, en de ecosystemen die opnieuw ontstonden, waren vaak heel anders dan die daarvoor.

Het grote verschil nu is dat de huidige opwarming vooral door menselijke activiteiten wordt veroorzaakt en in een fractie van de tijd plaatsvindt vergeleken met natuurlijke klimaatveranderingen. Hierdoor wordt de veerkracht van ecosystemen en soorten ernstig op de proef gesteld. Veel planten- en diersoorten kunnen niet snel genoeg migreren of zich aanpassen om deze snelle veranderingen te overleven.

Menselijke samenlevingen zijn ook kwetsbaar voor deze snelle veranderingen. Terwijl de Aarde zich op lange termijn misschien kan herstellen en nieuwe evenwichten kan vinden, is er geen garantie dat menselijke samenlevingen hetzelfde kunnen doen. De maatschappelijke structuren, voedselzekerheid, watervoorziening en infrastructuur zijn niet ontworpen om met zulke snelle en extreme veranderingen om te gaan. Dit kan leiden tot grote sociale en economische instabiliteit, migratiestromen, conflicten, lijden en sterfte. Kortom, de snelheid van de huidige opwarming vormt niet alleen een bedreiging voor de natuur, maar ook voor de toekomst van menselijke samenlevingen.<ref> [https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4924029 A Framework for Assessing Analogy between Past and Future Climates | preprint] </ref>

==== Middeleeuws klimaatoptimum ====
Voor Nederland is uitgebreid historisch onderzoek gedaan naar de rol van klimatologische stabiliteit, maatschappelijke ontwikkeling en biodiversiteit. De uitkomst is dat in het zogeheten Middeleeuws klimaatoptimum (een klimatologisch stabiele en relatief warme periode — maar koeler dan nu) aan het einde van de Middeleeuwen, zowel de landbouw als de biodiversiteit floreerden. <ref> Zanden, J. L. van, Goethem, T. van, Lenders, H. J. R., & Schaminée, J. (2021). ''De ontdekking van de natuur: de ontwikkeling van biodiversiteit in Nederland van ijstijd tot 21ste eeuw''. Prometheus.</ref>

==== PETM ====
Met de nodige voorzichtigheid is het mogelijk perioden in het verleden als analogen te gebruiken voor de huidige opwarming. Een periode die bekend staat als het Palaeocene-Eocene Thermal Maximum (PETM, 55,8 miljoen jaar geleden ) wordt wel genoemd. Tijdens het PETM was het Noordpoolgebied helemaal ijsvrij. Er groeiden palmbomen en zwommen nijlpaarden. Dat maakt het nog geen scenario voor de huidige opwarming.<ref> [https://www.nature.com/articles/ngeo668 Warm and wet conditions in the Arctic region during Eocene Thermal Maximum 2 | Nature Geoscience]</ref>

Op geen moment in het geologische verleden is de Aarde zo snel opgewarmd als in de huidige tijd. Een ideale analogie voor antropogene opwarming is het PETM dan ook niet, maar het geologische verleden biedt wel lessen voor de huidige tijd. <blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''': Geologische geschiedenis =
De Aarde heeft in het verleden meerdere koude en warme perioden gekend. In de loop van een lange geschiedenis is het wereldklimaat door perioden van heet naar koud gegaan. Het tijdperk waarin we nu leven is gekenmerkt door relatief koele temperaturen. Maar voor de opkomst van onze soort, ''Homo sapiens,'' waren de temperaturen gemiddeld veel hoger dan nu. De oorzaak van de temperatuurverandering is de variatie in kooldioxide concentratie van de atmosfeer.

<youtube>2LMfSTq4JIY</youtube>

''Deze animatie van 4,5 miljard jaar geologische geschiedenis laat zien hoe de Aarde een afwisseling van warme en koude perioden heeft doorgemaakt, hoe broeikasgassen daarin een rol speelden en hoe perioden van extreme kou en warmte hebben geleid tot massa uitstervingen.''

=== Van Hothouse naar Icehouse ===
De laatste 66 miljoen jaar van de aardgeschiedenis wordt gekenmerkt door een afwisseling van ‘warmhouse’ naar ‘hothouse’ via ‘warmhouse’ en ‘coolhouse’ naar de huidige periode met een ‘icehouse’ klimaat. Het is dit 'icehouse'-klimaat dat nu door menselijk handelen wordt verstoord.<ref> [https://www.marum.de/en/Dr.-thomas-westerhold/CENOGRID.html Cenozoic Global Reference benthic foraminifer carbon and oxygen Isotope Dataset (CENOGRID)]</ref>

De temperatuurveranderingen lopen parallel met de veranderingen in de kooldioxide (CO₂)-concentratie in de atmosfeer. Dat verband is geen toeval. Verderop worden argumenten gegeven voor een causaal verband tussen die twee: Het klimaat wordt gedreven door broeikasgassen.[[Bestand:Cenozoic CO2 and temp.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Geschatte CO₂ concentratie (zwarte lijn) met 95% betrouwbaarheidsinterval (grijze band). De kleuren tonen de wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur (in K) ten opzichte van de pre-industriële periode. Tijdens het Pleistoceen (~2,58 miljoen tot ~11.700 jaar geleden) kwam het CO2-niveau nooit in de buurt van de huidige concentratie van ~420 ppm in 2022 (stippellijn). Gegevens zijn afkomstig van CenCO2PIP Consortium et al. (2023).''<ref>[https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi5177 Toward a Cenozoic history of atmospheric CO2]</ref> <ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads1526 Hot and cold Earth through time. Reconstructing ancient Earth’s temperature reveals a global climate regulation system | Science]</ref>]]

In de figuur hierboven is het hothouse klimaat ([[Wat is klimaatverandering?#PETM|PETM]], 55,8 miljoen jaar geleden) aangegeven door de donkerrode kleur. Lichtrood is warmhouse, lichtblauw coolhouse en donkerblauw icehouse.

Dit overzicht van het verloop van de temperatuur en het kooldioxidegehalte van de atmosfeer sinds 66 miljoen jaar geleden is gebaseerd op zuurstof- en koolstof-analyses van plankton in boorkernen in de oceaan. Alle warme perioden werden veroorzaakt door een toename van kooldioxide. Vanaf ongeveer 34 miljoen jaar geleden is de Aarde weer in een koele fase gekomen. In die periode zijn mensachtigen geëvolueerd.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba6853 An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years | Science]</ref>

In de warmere perioden — Warmhouse en Hothouse — was wel leven mogelijk, maar dat waren levensvormen die aan die hoge temperaturen waren aangepast. Die zijn inmiddels merendeels uitgestorven. De wereld zoals wij die nu kennen is aangepast aan het huidige, icehouse klimaat. De ontwikkeling van een warme of zelfs hete wereld, zoals die nu dreigt te gebeuren, zal onherroepelijk leiden tot uitsterven van een groot deel van het leven om ons heen en daarmee ook het voortbestaan van de mens bedreigen.

Van belang is niet alleen de temperatuur zelf, maar ook de snelheid waarmee temperatuurveranderingen optreden. Levende wezens zijn aangepast aan zowel het klimaat waarin ze leven als aan andere levensvormen met wie ze samenleven (het ecosysteem). Die aanpassing heeft tijd nodig. Het tempo waarmee de temperatuur op dit moment stijgt is zo hoog dat veel organismen niet voldoende tijd hebben om zich aan te passen of te evolueren. Dit zal vrijwel zeker leiden tot massa-extinctie, omdat ecosystemen ontwricht worden en soorten hun leefgebieden verliezen of niet meer kunnen voldoen aan hun behoeften.

Een recente reconstructie van het atmosferisch kooldioxide gehalte en temperatuur vanaf 485 miljoen jaar geleden tot nu (het Phanerozoïcum) laat een zelfde afwisseling van hothouse en icehouse klimaten zien steeds blijkt kooldioxide de aandrijver van perioden van opwarming.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== IJstijden en tussenijstijden ===
2,58 miljoen jaar geleden is de Aarde van een ‘Coolhouse’ in een ‘Icehouse’ veranderd. Dat betekent dat vanaf dat moment de normale situatie is dat grote ijskappen op het Noordelijk Halfrond zich regelmatig uitbreiden naar lagere breedten. Onder ‘Coolhouse’-omstandigheden hadden zich vanaf 34 miljoen jaar geleden al ijskappen gevormd in Oost en West Antarctica.

De afgelopen 2,58 miljoen jaar van de aardgeschiedenis laten een afwisseling zien van koudere en warmere perioden. Deze klimaatcycli komen overeen met variaties in de baan en de stand van de Aarde, de ‘Milankovitch-cycli’. De Servische meteoroloog Milankovitch ontwikkelde een wiskundig model waarin hij deze cycli combineerde om de variaties in zonnestraling op verschillende breedtegraden van de aarde te berekenen, evenals de bijbehorende oppervlaktetemperaturen.<ref> [https://science.nasa.gov/science-research/earth-science/milankovitch-orbital-cycles-and-their-role-in-earths-climate/ Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth's Climate - NASA Science]</ref>

Deze ritmische variabiliteit werd het meest zichtbaar in proxy-gegevens, die bepaalde aspecten van het klimaat vastleggen, zoals temperatuur en volume van het landijs. Dit wordt bijvoorbeeld weerspiegeld in de zuurstofisotopen samenstelling van marien calciet (CaCO3). Zuurstofisotopen in de kalkskeletjes van mariene organismen zijn een indicator voor historische temperaturen en ijsvolumes, waarbij variaties in de verhouding van deze isotopen een nauwkeurig beeld geven van veranderingen in het klimaat over duizenden jaren.
[[Bestand:Temperature vs CO2.jpg|gecentreerd|miniatuur|450x450px|''Temperatuurverandering (lichtblauw) en verandering van de kooldioxide concentratie (donkerblauw) op basis van metingen aan ijskernen in Antarctica.''<ref> [https://www.ncei.noaa.gov/news/climate-change-context-paleoclimate Climate Change in the Context of Paleoclimate]</ref>]]De ijstijden in de afgelopen 1 miljoen jaar komen voor met een frequentie van 1 per 100.000 jaar, waarbij de koude perioden, de glacialen, gemiddeld 90.000 jaar duren en de warme perioden, de interglacialen, 10.000 jaar. De grafiek van de temperatuur hierboven laat die asymmetrie zien: geleidelijke daling naar glaciale condities en abrupte stijging naar interglaciale condities.

Een interessante nieuwe theorie suggereert dat de warme perioden van de laatste 2 miljoen jaar, de interglacialen, niet het einde vormden van de ijstijden maar in feite onderbrekingen zijn van de natuurlijke toestand van het ‘Icehouse’-klimaat in die periode. De ijstijdcycli worden aangedreven door kleine veranderingen in de instraling van de zon op het Noordelijk Halfrond als gevolg van de Milankovitch-variaties. Die worden versterkt door andere klimaat-feedbacks die leiden tot de grote veranderingen van de ene klimaat toestand in de andere.<ref> [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825224000837 Glacial terminations or glacial interruptions? Earth Science Reviews]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Verstoring door de mens =

==== Samenvatting ====
<references />
'''Door menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, nemen de broeikasgassen toe, en raakt de energiebalans van de Aarde verstoord. Er blijft meer warmte in de atmosfeer, wat leidt tot opwarming van de aarde en veranderingen in het klimaat. Dit noemen we het antropogene of versterkte broeikaseffect.'''

Tijdens alle ijstijden van de afgelopen miljoen jaar hebben de elkaar tegenwerkende processen van de koolstofcyclus ervoor gezorgd dat het kooldioxidegehalte in de atmosfeer stabiel bleef op of onder de 300 delen per miljoen (ppm). Op dit moment is dat niveau echter bijna 422 ppm. Dit is niet alleen het hoogste kooldioxidegehalte dat de mensheid ooit heeft meegemaakt, maar het is ook in een ongekend tempo gestegen, als we op geologische tijdschalen kijken. Waar vergelijkbare veranderingen in het verleden duizenden jaren hebben geduurd, hebben we nu te maken met een stijging in een fractie van die tijd.

==== Het is de mens ====
[[Bestand:Indicatoren voor een opwarmende planeet.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]
De gemiddelde temperatuur op Aarde is sinds 1880 met > 1,3 °C gestegen. Sinds 1975 is de opwarming versneld met 0,2 (±0,1) °C per decennium. De maximumtemperaturen op het land stijgen twee keer zo snel, tot meer dan 1,7 °C.

Dat menselijke activiteit de oorzaak is voor de ongekend snelle stijging van de gemiddelde temperatuur op Aarde volgt uit verschillende, onafhankelijke waarnemingen. In de eerste plaats loopt de temperatuurstijging parallel aan de stijging van de CO2-concentratie vanaf het begin van de Industriële Revolutie. (Zie daarvoor: Verdieping: correlatie CO2— temperatuur.) In de tweede plaats laat geochemisch onderzoek van CO2 in de atmosfeer, de oceanen en ijskernen een duidelijk signatuur zien van fossiele brandstoffen. (Zie daarvoor Verdieping: fossiele koolstof herkennen.)<blockquote>'''''“We play Russian roulette with climate [and] no one knows what lies in the active chamber of the gun . . .”'''''<ref> https://www.nature.com/articles/328123a0.epdf </ref></blockquote>Dit kon Wally Broecker nog schrijven in 1987. Inmiddels is veel meer bekend over de gevolgen van het gebruik van fossiele brandstoffen en kunnen voorspellingen worden gedaan over de termijn waarin die plaatsvinden.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

‎</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.<ref>[https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ How do we know that recent CO2 increases are due to human activities? | Real Climate]</ref>

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' energiebalans ===
CO2 en andere broeikasgassen (BKG) komen in kleine hoeveelheden voor in de atmosfeer van onze planeet. Die hebben invloed op de energiebalans van de Aarde.

De temperatuur van een planeet hangt af van de balans tussen inkomende straling en uitgaande straling. Als de inkomende straling groter is dan de uitgaande straling, zal een planeet opwarmen. Als de uitgaande straling groter is dan de inkomende straling, koelt een planeet af. Een planeet zal neigen naar een toestand van stralingsevenwicht, waarin de stralingsenergie van de uitgaande straling gelijk is aan de stralingsenergie van de geabsorbeerde inkomende straling.<ref> [https://cimss.ssec.wisc.edu/wxwise/homerbe.html The Earth's Radiation Energy Balance]</ref>

Wanneer de hoeveelheid invallend zonlicht die door het aardoppervlak of de atmosfeer wordt geabsorbeerd groter is dan de hoeveelheid uitgaande langgolvige straling die naar de ruimte wordt uitgezonden, is er sprake van onbalans. De energie-onbalans is de fundamentele fysische grootheid die de oppervlaktetemperatuur bepaalt.<ref> [https://www.nature.com/articles/nclimate2876 An imperative to monitor Earth's energy imbalance - Nature Climate Change]</ref><ref> [https://essd.copernicus.org/articles/15/1675/2023/ Heat stored in the Earth system 1960–2020: where does the energy go?]</ref>

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.[[Bestand:Earth heat inventory.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />
</blockquote>

= Welke broeikasgassen zijn er? =

=== Samenvatting ===
'''De belangrijkste broeikasgassen zijn kooldioxide (koolzuurgas, CO2), methaan (CH4) en waterdamp. Daarvan is CO2 de belangrijkste. Alle drie komen van nature voor in de atmosfeer en zorgen ervoor dat de Aarde leefbaar is.'''

=== Kooldioxide ===
'''Van nature komt kooldioxide in een kleine concentratie — ~0,03% — voor in de atmosfeer. Groene planten en cyanobacteriën hebben kooldioxide nodig voor hun stofwisseling. Ze zetten het met behulp van zonlicht om in glucose: fotosynthese.'''

Planten en cyanobacterien nemen CO2 uit de atmosfeer op en bouwen het in het lichaam in. CO2 komt weer in de atmosfeer wanneer ze vergaan of worden opgegeten door dieren (uitademen). Opname en uitstoot zijn min of meer in evenwicht: een boom die tijdens zijn leven CO2 opneemt, staat die weer af wanneer hij dood is. Daardoor is de concentratie CO2 in de atmosfeer licht fluctuerend over de geologische tijd.

Desalniettemin wordt op de geologisch lange termijn veel meer CO2 als koolstof vastgelegd in de aardbodem. Het is opgeslagen als dood plantaardig materiaal in veengrond dat, vastgezet in aardlagen, in de loop van miljoenen jaren samengedrukt is tot bruinkool, steenkool en aardgas. In de oceanen wordt koolstof vastgelegd doordat organismen na afsterven naar de bodem zinken. Op de lange duur kunnen die worden omgezet in aardolie en aardgas.

Het is deze enorme koolstofvoorraad die als fossiele brandstof wordt verstookt, waarbij het CO2 weer vrijkomt. Dit verklaart ook waarom er nu op zo'n korte termijn, zoveel CO2 bij kan komen, en waarom dit ongeëvenaard is in de geschiedenis van de Aarde.

<youtube>8KrgPPO1h0A</youtube>

''Veranderingen van de CO2 concentratie over de afgelopen 800.000 jaar. De CO2-waarde in oktober 2024 was 424 ppm (deeltjes per miljoen).<ref> [https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/history.html Trends in CO2 | NOAA Global Monitoring Laboratory]</ref>''

Deze animatie van NOAA zet de huidige toename van de CO2 concentratie in het perspectief van de variaties in de afgelopen 800.000 jaar, de periode van de ijstijden.

De animatie begint met directe observaties van de CO2 concentratie door het Mauna Loa observatorium in Hawaii en een wereldwijd netwerk van andere meetpunten, gevolgd door metingen van CO2 concentraties in ijskernen van Antarctica.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Fossiele brandstoffen ===
'''De toename van CO2 in de atmosfeer is het gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen. Natuurlijke processen hebben daar nauwelijks aan bijgedragen. De Industriële Revolutie is de start van die toename, die vanaf ongeveer 1950 steeds sterker werd.'''

Fossiele brandstoffen en hun uitstoot zijn een universele verspilling van energie. Om precies te zijn: ongeveer 67% van de totale energie van alle gebruikte fossiele brandstoffen gaat verloren in de atmosfeer als kooldioxide, andere oxiden, waterdamp en warmte. Slechts de resterende 33% van de energie wordt daadwerkelijk gebruikt om dingen aan te drijven, te transporteren en te verwarmen.
[[Bestand:Toename broeikasgassen sinds 1850.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Uitstoot van kooldioxide (CO₂) door fossiele brandstoffen en industrie. Veranderingen in landgebruik zijn inbegrepen.''<ref>[https://ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions Greenhouse gas emissions | Our World in Data]</ref>]]

In december 2024 was de concentratie ~425 ppm.<ref>[https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/?intent=121 Carbon Dioxide LATEST MEASUREMENT | NASA]</ref> Sinds het begin van het industriële tijdperk in de 18e eeuw hebben menselijke activiteiten de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer met 50% doen toenemen. Dat betekent dat de hoeveelheid CO₂ nu 150% is van de waarde in 1750. Deze door de mens veroorzaakte stijging is groter dan de natuurlijke stijging aan het einde van de laatste ijstijd, 20.000 jaar geleden, de laatste grote, natuurlijke opwarming.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

==== Sinds de Industriële Revolutie ====
[[Bestand:Annual CO2 emissions.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Jaarlijkse kooldioxide (CO2) uitstoot door gebruik van fossiele brandstoffen en industrie vanaf 1750. Veranderingen in landgebruik zijn niet meegerekend.''<ref> [https://ourworldindata.org/co2-emissions CO₂ emissions | Our World in Data]</ref>]]
De uitstoot was 36,8 miljard ton in 2023, 1,1% meer dan het jaar ervoor. In minder dan 200 jaar heeft de mens de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer verhoogd tot 425 ppm; de pre-industriële waarde was 278 ppm. Dit is de belangrijkste oorzaak van de huidige opwarming van de Aarde.<ref> [https://globalcarbonbudget.org/fossil-co2-emissions-at-record-high-in-2023/ Fossil CO2 emissions at record high in 2023 - Global Carbon Budget]</ref>

De uitstoot van fossiele CO2 daalt in sommige regio's, waaronder Europa en de VS, maar stijgt over het algemeen — en wetenschappers zeggen dat wereldwijde actie om fossiele brandstoffen terug te dringen niet snel genoeg gaat om gevaarlijke klimaatverandering te voorkomen.

Het beste beschikbare bewijs laat zien dat de opwarming waarschijnlijk min of meer zal stoppen zodra de uitstoot van kooldioxide (CO2) nul is, wat betekent dat de mens de macht heeft om de toekomst van het klimaat te kiezen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.<ref> [https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1256273/full Michael Mann: Warming ends when carbon pollution stops | Frontiers]</ref><ref>[https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1327653/full H Damon Matthews : How much additional global warming should we expect from past CO2 emissions? | Frontiers]/</ref>

Dat is in overeenstemming met IPCC scenario RCP2.6 met ambitieus klimaatbeleid. Onzekere factoren die samenhangen met omslagpunten, zoals het dooien van de permafrost, kunnen voor een verdere stijging van 0,2 tot 0,3 °C zorgen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.

Voor een uitleg over het effect van nul-emissie zie het artikel in Carbon Brief: ''Explainer: Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached?''<ref> [https://www.carbonbrief.org/explainer-will-global-warming-stop-as-soon-as-net-zero-emissions-are-reached/ Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached]</ref>

Er zijn aanwijzingen dat de gezamenlijke werking van albedo, koolstof uit ontdooiende permafrost (zowel als CH4 als CO2) en waterdamp in warme lucht er samen voor zorgen dat de temperatuur hoog blijft, zelfs als de CO2-concentratie afneemt. Dat betekent dat de klimaatverandering die al heeft plaatsgevonden moeilijk ongedaan te maken zal zijn zonder grootschalige netto negatieve emissies. <ref>[https://www.nature.com/articles/s41598-020-75481-z Jorgen Randers, Ulrich Goluke: An earth system model shows self-sustained thawing of permafrost even if all man-made GHG emissions stop in 2020 | Nature]</ref>

Om het klimaat te stabiliseren, moet de uitstoot van broeikasgassen stoppen. Daling van het CO2-niveau en daling van de temperatuur vraagt om andere maatregelen. <ref>
[https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007GL032388 H. Damon Matthews, Ken Caldeira: Stabilizing climate requires near-zero emissions | GRL]</ref> Zie daarvoor: Mitigatie.
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== Cementproductie ===
De cementindustrie is de tweede belangrijkste oorzaak van het stijgende kooldioxidegehalte op Aarde. Een ander nadeel is dat beton wordt gebruikt om harde oppervlakken te creëren die verhinderen dat regenwater door de bodem wordt opgenomen. Dat vergroot de kans op bodemerosie, watervervuiling en overstromingen.<ref> [https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_impact_of_concrete Environmental impact of concrete | Wikipedia]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/s41467-023-43660-x Projecting future carbon emissions from cement production in developing countries | Nature]</ref>

Bij de productie van cement komt kooldioxide vrij. Dit komt doordat calciumcarbonaat (CaCO3) wordt afgebroken wanneer het wordt verhit, waarbij kooldioxide (CO2) en ongebluste kalk (CaO) worden gevormd. Er wordt ook veel energie gebruikt, vooral uit de verbranding van fossiele brandstoffen. De cementproductie is goed voor ongeveer 1,6 miljard ton kooldioxide per jaar — ongeveer 8% van de wereldwijde CO2-uitstoot.<ref>[https://ourworldindata.org/grapher/annual-co2-cement Annual CO₂ emissions from cement | Our World in Data]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Waterdamp ===
Sommige mensen — met name klimaatsceptici — denken dat waterdamp de belangrijkste oorzaak is van de huidige opwarming van de Aarde, maar dat is een omdraaiing van oorzaak en gevolg. Waterdamp neemt toe naarmate de Aarde warmer wordt, maar dit betekent niet dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming. Waterdamp versterkt de opwarming door andere broeikasgassen.<ref>[https://science.nasa.gov/earth/climate-change/steamy-relationships-how-atmospheric-water-vapor-amplifies-earths-greenhouse-effect/ Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Amplifies Earth’s Greenhouse Effect | NASA]</ref>
[[Bestand:Waterdamp broeikasgas.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Het mechanisme van de positieve terugkoppeling van waterdamp in de atmosfeer. Bron: NASA and NOAA Historic NWS Collection.'']]
Wanneer broeikasgassen zoals kooldioxide en in de atmosfeer methaan toenemen, stijgt de temperatuur op Aarde. Hierdoor neemt de verdamping boven water- en landoppervlakken toe. Warmere lucht kan meer vocht vasthouden (7% meer voor elke graad opwarming), dus komt er meer waterdamp in de lucht. De reden is dat waterdamp niet zo gemakkelijk condenseert en als neerslag uit de atmosfeer valt als bij lagere temperaturen. De waterdamp absorbeert net als kooldioxide en methaan de warmte die vanaf de Aarde wordt uitgestraald, waardoor de atmosfeer verder opwarmt en er nog meer waterdamp ontstaat.

Dit is een positieve terugkoppeling die het broeikaseffect versterkt. Geschat wordt dat dit effect meer dan het dubbele is van de opwarming die zou plaatsvinden door de toename van kooldioxide alleen.

De verklaring hiervoor is dat broeikasgassen in de droge lucht in de atmosfeer — kooldioxide, methaan, lachgas, ozon en chloorfluorkoolwaterstoffen — '''niet-condenseerbare''' gassen zijn. Niet-condenseerbare gassen kunnen (onder natuurlijke, aardse omstandigheden) niet vloeibaar worden, zelfs bij de zeer koude temperaturen aan de bovenkant van de troposfeer, op de grens van de stratosfeer. Terwijl de atmosferische temperaturen veranderen, blijft de concentratie van niet-condenseerbare gassen stabiel, tenzij menselijke activiteiten hun concentratie verhogen.

Waterdamp daarentegen is een '''condenseerbaar''' broeikasgas — het kan van een gas in een vloeistof veranderen. De concentratie is afhankelijk van de temperatuur van de atmosfeer. Hierdoor is waterdamp het enige broeikasgas waarvan de concentratie toeneemt ''door de'' opwarming van de atmosfeer, waardoor de atmosfeer nog meer opwarmt. Als andere terugkoppelingen worden meegerekend, is de totale opwarming door een potentiële verandering van 1°C veroorzaakt door CO2 in werkelijkheid wel 3°C.

Als niet-condenseerbare broeikasgassen niet zouden toenemen, zou de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer onveranderd zijn ten opzichte van het niveau van voor de Industriële Revolutie.

Een uitvoerige bespreking van de klimaatmythe dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming en niet kooldioxide en andere door de mens uitgestoten broeikasgassen, vind je op de site van Skeptical Science.<ref>[https://skepticalscience.com/water-vapor-greenhouse-gas.htm Explaining how the water vapor greenhouse effect works | Skeptical Sc8ence]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Methaan ===
Methaan, CH4, draagt aanzienlijk bij aan de opwarming van de Aarde en is verantwoordelijk voor ongeveer 30% van de klimaatverandering sinds het pre-industriële tijdperk. Over een periode van 100 jaar is het 28 keer effectiever dan kooldioxide in het vasthouden van warmte en 84 keer effectiever over een periode van 20 jaar. <ref>[https://www.usgs.gov/news/featured-story/climate-warming-likely-cause-large-increases-wetland-methane-emissions Climate Warming is Likely to Cause Large Increases in Wetland Methane Emissions | USGS]</ref><ref> [https://energy.ec.europa.eu/topics/carbon-management-and-fossil-fuels/methane-emissions_en Methane Emissions | European Commission]</ref>

Methaanemissies zijn voornamelijk het gevolg van menselijke activiteiten, onder andere kolenmijnen, aardgaslekken, afvalwaterzuiveringsinstallaties, scheten en oprispingen van herkauwers zoals koeien, schapen en geiten, rottend organisch afval op stortplaatsen, en termietenheuvels. (Zelfs lactose-intolerante familieleden dragen in minieme hoeveelheden bij aan deze uitstoot!) <ref>[https://climate.mit.edu/ask-mit/how-much-does-natural-gas-contribute-climate-change-through-co2-emissions-when-fuel-burned How much does natural gas contribute to climate change through CO2 emissions when the fuel is burned, and how much through methane leaks? | MIT Climate Portal]</ref>

Methaan wordt in de atmosfeer snel omgezet in kooldioxide en draagt op die manier bij aan het broeikaseffect.<ref>[https://theconversation.com/i-was-an-exxon-funded-climate-scientist-49855 I was an Exxon-funded climate scientist | The Conversation]</ref>

Andere bronnen van methaanuitstoot zijn uitdrogende veenmoerassen en ontdooiende permafrost (= permanent bevroren bodem).<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Basislijn ‘Parijs’ ===

De Overeenkomst van Parijs definieert “pre-industriële” niveaus niet expliciet, wat leidt tot verschillende interpretaties. Over het algemeen wordt de periode 1850-1900 gebruikt als basislijn, die het begin van de uitstoot van broeikasgassen door de industriële revolutie weergeeft. Sommige onderzoekers beweren echter dat een eerdere periode, zoals 1720-1800, een nauwkeurigere basislijn kan zijn vanwege lagere concentraties broeikasgassen en natuurlijke klimaatvariabiliteit in die tijd. Het IPCC heeft in zijn rapporten ook verwezen naar 1750 als pre-industriële marker.<ref> https://www.climate-lab-book.ac.uk/2017/defining-pre-industrial/ </ref><blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': Correlatie CO2 — temperatuur ===
[[Bestand:Surface temperature CO2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Gemiddelde oppervlaktetemperatuur en concentratie van kooldioxide (CO2) in de atmosfeer 1850-2023). Bron: NOAA.'']]
Gedurende de geschiedenis van de Aarde hebben natuurlijke oorzaken, zoals astronomische variaties (variaties in de stand van de aardas en de baan van de Aarde om de zon) en vulkanisme, geleid tot schommelingen in de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer. Deze waren de drijvende kracht achter natuurlijke klimaatveranderingen, zoals ijstijden en warmere periodes.
[[Bestand:CO2 Antarctic temperature.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Correlatie van kooldioxideconcentratie en temperatuur. Gegevens van ijskernen in Antarctica. Bron: NASA. Grafieken door Robert Simmon van data uit Lüthi et al., 2008, en Jouzel et al., 2007.''<ref>[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle/page4.php Changes in the Carbon Cycle | NASA]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature06949 High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present | Nature]</ref><ref>[https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.1141038 Orbital and Millennial Antarctic Climate Variability over the Past 800,000 Years | Science]</ref>]]
De hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer is de afgelopen 800.000 jaar nauw gecorreleerd met de temperatuur. Oorspronkelijk werden temperatuurveranderingen veroorzaakt door astronomische variaties, maar verhoogde temperaturen leidden tot het vrijkomen van CO₂ in de atmosfeer, wat de opwarming verder versnelde. Gegevens uit ijskernen op Antarctica bevestigen deze lange-termijn correlatie, tot ongeveer 1900.<ref>[https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/ A Graphical History of Atmospheric CO2 Levels Over Time | Earth.Org]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature10915 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation | Nature]</ref>

Wanneer we nog verder teruggaan in de tijd, zien we dezelfde correlatie tussen CO₂-concentratie in de atmosfeer en de oppervlaktetemperatuur op Aarde. Wanneer CO2 laag is, is de Aarde koud, wanneer die hoog is, is de Aarde warm of zelfs heet, met temperaturen variërend van 11 tot 36 °C. CO₂ is de belangrijkste aandrijving van het klimaat. Dat blijkt uit een analyse die geologische gegevens tot 485 miljoen jaar geleden combineert met modelonderzoek. De studie laat verder zien dat de temperatuur over de afgelopen 2 miljoen jaar gemiddeld 15 °C was, met schommelingen niet groter dan 5 °C.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>

Het team verzamelde meer dan 150.000 schattingen van de temperatuur in de oudheid, berekend op basis van vijf verschillende chemische indicatoren voor temperatuur die bewaard zijn in fossiele schelpen en andere soorten organisch materiaal. Hun collega's van de Universiteit van Bristol maakten meer dan 850 modelsimulaties van hoe het klimaat op aarde er in verschillende perioden in het verre verleden uit zou kunnen hebben gezien op basis van de positie van de continenten en de samenstelling van de atmosfeer. De onderzoekers combineerden vervolgens deze twee groepen gegevens om de meest nauwkeurige curve te maken van hoe de temperatuur op aarde de afgelopen 485 miljoen jaar heeft gevarieerd.
Het huidige klimaat is veel koeler en met matiger temperatuurvariaties dan in het grootste deel van daaraan voorafgaande tijd. Echter, de huidige opwarming gaat in een tempo dat vele malen sneller is dan ooit in de lange aardgeschiedenis. Eerdere episoden van snelle opwarming gingen vaak gepaard met massale uitsterving.
<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Gevoeligheid ===
Uit nieuw onderzoek blijkt dat de temperatuur van de atmosfeer mogelijk gevoeliger is voor de CO₂-concentratie dan eerder werd aangenomen. Een verdubbeling van de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer zou volgens deze studie kunnen leiden tot een temperatuurstijging van 7 tot wel 14 graden Celsius.<ref> [https://www.nioz.nl/en/news/co2-puts-heavier-stamp-on-temperature-than-thought CO2 puts heavier stamp on temperature than thought | NIOZ]</ref>

Deze bevindingen komen uit de analyse van bodemmateriaal uit de Stille Oceaan, nabij de kust van Californië, uitgevoerd door onderzoekers van NIOZ en de universiteiten van Utrecht en Bristol.<ref> [https://www.nature.com/articles/s41467-024-47676-9 Continuous sterane and phytane δ13C record reveals a substantial pCO2 decline since the mid-Miocene | Nature]</ref>

"De geconstateerde temperatuurstijging is aanzienlijk groter dan de 2,3 tot 4,5 graden waar het VN-klimaatpanel, het IPCC, tot nu toe rekening mee hield," aldus Caitlyn Witkowski, de hoofdauteur van het artikel. De door deze onderzoekers gevonden waarde van de klimaatgevoeligheid komt overeen met de 8 °C bij een verdubbeling van CO2 die ander onderzoek opleverde.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Levensduur van CO2 in de atmosfeer ===
Klimaatsceptici voeren vaak aan dat CO2 niet kan bijdragen aan de opwarming, omdat het maar kort in de atmosfeer blijft. Dat argument wordt weerlegd op de site skepticalscience.com.

De redenering van klimaatsceptici gaat als volgt:

# Voorspellingen voor het Global Warming Potential (GWP) door het IPCC gaan over het opwarmende effect van CO2 op verschillende tijdschalen; 20, 100 en 500 jaar.
# Maar CO2 heeft slechts een levensduur van 5 jaar in de atmosfeer.
# Daarom kan CO2 niet de opwarming op lange termijn veroorzaken die het IPCC voorspelt.

Deze bewering is onjuist. (A) is waar. (B) is ook waar. Maar B is irrelevant en misleidend, dus daaruit volgt niet dat C daarom waar is. Dit is de bekende drogredenering ''non sequitur''.

De bewering hangt af van wat levensduur betekent. Om dit te begrijpen, moeten we eerst begrijpen wat een boxmodel is. In een milieu context worden systemen vaak beschreven door vereenvoudigde box modellen. Een eenvoudig voorbeeld (uit de schooltijd) van de watercyclus heeft slechts 3 boxen: wolken, rivieren en de oceaan.

In de woordenlijst van het 4e IPCC-Assessment Report heeft “levensduur” verschillende betekenissen. De meest relevante is:<blockquote>Omlooptijd (T) (ook wel globale atmosferische levensduur genoemd) is de verhouding tussen de massa M van een reservoir (bijvoorbeeld een gasvormige verbinding in de atmosfeer) en de totale verwijderingssnelheid S uit het reservoir: T = M / S. Voor elk verwijderingsproces kunnen afzonderlijke omlooptijden worden gedefinieerd. In de bodemkoolstof biologie wordt dit de gemiddelde verblijftijd genoemd.</blockquote>Met andere woorden, de verblijftijd is de gemiddelde tijd die een individueel deeltje doorbrengt in een bepaalde box. Het wordt berekend als de grootte van de box (reservoir) gedeeld door de totale stroomsnelheid in (of uit) een box.

[[Bestand:Levensduur CO2 atmosfeer.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Dit diagram van de koolstofcyclus toont de opslag en jaarlijkse uitwisseling van koolstof tussen de atmosfeer, de hydrosfeer en de geosfeer in gigaton - of miljarden tonnen - koolstof (GtC). Het verbranden van fossiele brandstoffen door mensen voegt ongeveer 5,5 GtC koolstof per jaar toe aan de atmosfeer.'']]In het bovenstaande diagram van de koolstofcyclus zijn er twee reeksen getallen. De zwarte getallen geven de grootte van de box aan, in gigaton koolstof (GtC). De paarse getallen zijn de fluxen (of stroomsnelheid) van en naar een box in gigaton koolstof per jaar (Gt/j).

Even snel tellen leert dat er elk jaar ongeveer 200 Gt C de atmosfeer verlaat en binnenkomt. Bij een eerste benadering kunnen we, gezien de grootte van het reservoir van 750 Gt, uitrekenen dat de verblijftijd van een gegeven molecuul CO2 750 Gt C / 200 Gt C . y-1 = ongeveer 3-4 jaar. Zorgvuldig tellen van de bronnen (aanvoer) en putten (afvoer) laat echter zien dat er een netto onbalans is; koolstof in de atmosfeer neemt toe met ongeveer 3,3 Gt per jaar.

Het is waar dat een individuele CO2-molecuul een korte verblijftijd heeft in de atmosfeer. Maar wanneer een CO2-molecuul de atmosfeer verlaat, ruilt het in de meeste gevallen gewoon van plaats met een molecuul in de oceaan. Het opwarmingsvermogen van CO2 heeft dus weinig te maken met de verblijftijd van individuele CO2 moleculen in de atmosfeer.

Wat echt bepalend is voor het opwarmingsvermogen is hoe lang de extra CO2 in de atmosfeer blijft. CO2 is in wezen chemisch inert in de atmosfeer en wordt alleen verwijderd door biologische opname en door het oplossen in de oceaan. Biologische opname (met uitzondering van de vorming van fossiele brandstoffen) is koolstofneutraal: Elke boom die groeit zal uiteindelijk sterven en ontbinden, waarbij CO2 vrijkomt. (Ja, er is misschien wat winst te behalen door herbebossing, maar die is waarschijnlijk klein vergeleken met de uitstoot van fossiele brandstoffen).

Het oplossen van CO2 in de oceanen gaat snel, maar het probleem is dat de bovenkant van de oceaan “vol raakt” en de bottleneck is dus de overdracht van koolstof van het oppervlaktewater naar de diepe oceaan. Deze overdracht wordt grotendeels bepaald door de lange omlooptijd van de oceaan van 500-1000 jaar. Daarom is een tijdschaal voor het CO2 opwarmingspotentieel tot 500 jaar heel redelijk.<blockquote>'''Bronnen''':

[https://skepticalscience.com/co2-residence-time.htm CO2 emissions change our atmosphere for centuries]

[https://archive.ipcc.ch/pdf/glossary/ar4-wg1.pdf IPCC AR4 Annex I Glossary]

[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle The Carbon Cycle]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Methaan, krachtig broeikasgas ===
[[Bestand:Global methane budget 2010-2019.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Bron: Global Carbon Project''<ref>[https://www.globalcarbonproject.org/methanebudget/index.htm Global Methane Budget | The Global Carbon Project]</ref>]]
Bij het vergelijken van de effecten van methaan (CH4) en kooldioxide (CO2) zijn twee dingen belangrijk. Ten eerste is methaan een veel krachtiger broeikasgas dan kooldioxide. Ten tweede is de verblijftijd in de atmosfeer veel korter voor methaan dan voor kooldioxide, omdat methaan vrij snel wordt omgezet naar kooldioxide. Als gevolg daarvan neemt de bijdrage van methaanemissies in het verleden aan de opwarming van de aarde in de loop van de tijd af, simpelweg omdat deze emissies geleidelijk door natuurlijke processen uit de atmosfeer worden verwijderd.

Over een periode van 100 jaar kan dezelfde hoeveelheid methaan als kooldioxide de Aarde ongeveer 30 keer meer opwarmen. Over een periode van alleen de eerste twintig jaar na uitstoot is het aardopwarmingsvermogen van methaan meer dan 80 keer zo groot als dat van een gelijke hoeveelheid kooldioxide. Hoe langer de toekomstige tijdschaal, hoe lager de impact van methaan dat al in de atmosfeer is vrijgekomen. De andere kant van het verhaal is dat als je de opwarming van de aarde snel wilt afremmen, een vermindering van de methaanuitstoot heel effectief is.

Meer informatie over het methaanbudget, en het verminderen van de effecten van de toenemende methaanuitstoot is te vinden op de site Global Methane Budget 2000–2020 en een artikel in Environmental Research Letters.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-115/ Global Methane Budget 2000–2020 Global Methane Budget 2000–2020 | Earth System Science Data]</ref><ref> [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ad6463 Human activities now fuel two-thirds of global methane emissions | Environmental Research Letters]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': lachgas ===
Lachgas (N2O) is een krachtig broeikasgas, en de uitstoot ervan neemt al decennia toe, voornamelijk door mestproductie en het gebruik van kunstmest. Wanneer we spreken over de stikstofcrisis, gaat het vaak over stikstofverbindingen die de bodem en het oppervlaktewater, zoals sloten, rivieren, meren en oceanen, vervuilen. Deze stikstof komt uit dierlijke mest, kunstmest of wordt uitgestoten door auto's, fabrieken en de verbranding van biomassa, en schaadt de biodiversiteit.

Het stikstofprobleem is echter breder dan dat. Bacteriën en chemische processen in de bodem en het water zetten een deel van deze stikstofverbindingen om in lachgas, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron''': [https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ RealClimate: How do we know that recent CO2 increases are...]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Welke broeikasgassen dragen hoeveel bij? ===
[[Bestand:Physical drivers of climate change.png|gecentreerd|miniatuur]]
Deze grafiek toont de belangrijkste broeikasgassen: kooldioxide (CO₂), methaan (CH4) en waterdamp (H2O), en hun bijdrage aan de opwarming van de atmosfeer, gemeten in graden Celsius. Zonder deze gassen zou de aarde een onleefbare, ijskoude planeet zijn.

Er zijn natuurlijke bronnen van kooldioxide in de atmosfeer, zoals de uitstoot van gassen uit de oceaan, ontbindende vegetatie en andere biomassa, vulkaanuitbarstingen, natuurlijk voorkomende bosbranden en zelfs oprispingen van herkauwende dieren. Deze natuurlijke bronnen van kooldioxide worden gecompenseerd door ‘sinks’, zoals fotosynthese door planten op het land en in de oceaan, directe absorptie in de oceaan en de vorming van bodems en veen.

Zwaveldioxide, stikstofoxiden en aerosolen stimuleren de wolkenvorming, wat een afkoelend effect op de atmosfeer heeft. Het nettoresultaat van broeikasgasuitstoot en wolkenvorming is echter een opwarming van de atmosfeer.<blockquote>'''Bron''': [https://science2017.globalchange.gov/chapter/2/ Climate Science Special Report: Physical Drivers of Climate Change]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Vulkanen ===
Vulkanen zijn een andere bron van CO2. Vulkanen kunnen van invloed zijn op klimaatverandering. Bij een grote explosieve uitbarsting worden veel vulkanisch gas, aerosoldruppels en as de stratosfeer in gestuurd. De meeste as die terug op aarde valt, wordt binnen enkele dagen of weken afgevoerd en heeft dus niet veel effect op klimaatverandering. Gassen zoals zwaveldioxide die vrijkomen door vulkanen kunnen echter wereldwijde afkoeling veroorzaken, terwijl vulkanische koolstofdioxide, dat een broeikasgas is, de opwarming van de aarde kan bevorderen.

In het geologische verleden hebben ze, naast andere factoren, bijgedragen aan klimaatverandering. De hoeveelheid CO2 die individuele vulkanen uitstoten, valt echter in het niet bij wat er nu de atmosfeer in gaat. Alle vulkanen die in deze tijd op de planeet actief zijn, stoten minder dan één procent van de kooldioxide uit die menselijke activiteiten veroorzaken. (Zie ook de grafiek in Verdieping: Verder terug in de tijd.)

Een uitzondering hierop vormen grote, zg. ‘flood basalt events’. Dat zijn langdurige perioden van uitvloeien van lava over enorme gebieden waarbij ook kooldioxide in grote hoeveelheden vrijkomt. Die gebeurtenissen hebben in het verleden invloed gehad op het klimaat en het uitsterven van soorten. Het belangrijkste effect lijkt te zijn het vertragen van het herstel na een broeikas opwarming. De laatste van deze gebeurtenissen vond tientallen miljoenen jaren geleden plaats. Op dit moment is daarvan geen sprake.<ref>[https://www.nature.com/articles/s41561-024-01574-3 Cryptic degassing and protracted greenhouse climates after flood basalt events | Nature Geoscience]</ref>

Dat weerlegt dan ook de claim van sommige klimaatsceptici dat de uitstoot door fossiele brandstoffen lager is dan die door vulkanen.<ref>[https://skepticalscience.com/volcanoes-and-global-warming.htm Do volcanoes emit more CO2 than humans? | Skeptical Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofputten (‘carbon sinks’) ===
De verklarende woordenlijst van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) definieert koolstofputten (carbon sink) als “Een reservoir (natuurlijk of menselijk, in bodem, oceaan en planten) waar een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas wordt opgeslagen. Merk op dat UNFCCC artikel 1.8 naar een put verwijst als elk proces, activiteit of mechanisme dat een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert." (IPCC, n.d.).

Een '''koolstofput''' is een natuurlijk of kunstmatig koolstofvastlegging (''sequestration'') proces dat een broeikasgas, een aërosol of een precursor van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert. Deze putten vormen een belangrijk onderdeel van de natuurlijke koolstofcyclus. Een overkoepelende term is '''koolstofreservoir''', dat zijn alle plaatsen waar koolstof op Aarde kan zijn, dus de atmosfeer, oceanen, bodem, flora, reservoirs van fossiele brandstoffen enzovoort. Een koolstofput is een soort koolstofreservoir dat het vermogen heeft om meer koolstof uit de atmosfeer op te nemen dan er vrijkomt.
[[Bestand:Koolstofputten.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Werking van koolstofputten (carbon sinks).''<ref name=":0">[https://xcaliburmp.com/solution/smart-natural-carbon-sink/ Natural Carbon Sink - Xcalibur Smart Mapping]</ref>]]De oceanen zijn verreweg de grootste koolstofput. Phytoplankton (plantaardig plankton) verwerkt door fotosynthese een deel van de kooldioxide uit de atmosfeer de rest wordt opgenomen in het oceaanwater en zorgt daar voor een toename van de zuurgraad. Zie Oceaanverzuring.[[Bestand:Carbon Storage in Earths Ecosystems.jpg|gecentreerd|miniatuur|799x799px|''Koolstofbronnen en -putten op land.''<ref name=":0" />]]Bossen spelen een belangrijke rol bij de regulering van het klimaat. Ze absorberen koolstof, in de vorm van kooldioxide, uit de atmosfeer en slaan die op. Koolstof wordt op drie manieren opgeslagen. In levende biomassa zoals bladeren, takken, boomstammen en wortels. In dode biomassa, houtresten en bladstrooisel. In de bodem. Een groot deel van de koolstof lekt weer terug naar de atmosfeer, als gevolg van ontbossing, bosbranden en andere verstoring.

Wetlands, veenmoerassen, getijdegebieden en mangrovebossen, vormen de grootste koolstofput op land. Ook daar zien we een sterke achteruitgang van het vermogen om als koolstofput te functioneren.<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofcyclus ===
[[Bestand:Annual Carbon Emissions and their Partitioning.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Ontwikkeling van de jaarlijkse koolstofuitstoot en -reservoirs vanaf 1850. Gecombineerde componenten van het mondiale koolstofbudget als functie van de tijd, voor fossiele CO2-emissies. In het eerste diagram (a) staan jaarlijkse schattingen van elke flux (in Gt C jr-1) en in het tweede diagram (b) de cumulatieve flux (de som van alle voorgaande jaarlijkse fluxen, in Gt C) sinds het jaar 1850. Koolstofputten tellen niet precies op tot de som van de emissies, wat resulteert in een budgettaire onbalans (BIM) die wordt weergegeven door het verschil tussen de onderste rode lijn (die de totale emissies weerspiegelt) en de som van de koolstoffluxen in de oceaan, op het land en in de atmosfeer.'']]
De grafiek laat zien dat het grootste deel van de CO₂-uitstoot wordt opgenomen door natuurlijke CO₂-reservoirs (‘sinks’), zoals plantengroei en de bodem (Land sink) en oceanen (Ocean sink). Deze kunnen echter ook broeikasgassen vrijgeven wanneer de aarde door niet-natuurlijke oorzaken opwarmt, wat het broeikaseffect versterkt. Vanaf ongeveer 1950 is de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer versneld toegenomen (Atmospheric growth). De ‘sinks’ hebben onvoldoende capaciteit om de uitstoot van broeikasgassen op te nemen.
[[Bestand:Global_carbon_cycle.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Schematische weergave van de totale verstoring van de mondiale koolstofcyclus door antropogene activiteiten, wereldwijd gemiddeld voor het decennium 2013-2022. De antropogene verstoring vindt plaats boven op een actieve koolstofcyclus, met fluxen en voorraden op de achtergrond.''<ref>[https://essd.copernicus.org/articles/15/5301/2023/ Global Carbon Budget 2023 | Earth System Science Data]]</ref>]]

Deze inventarisatie in 2023 van de koolstofcyclus (die vanaf 2011 jaarlijks wordt geüpdatet) geeft aan dat de wereldwijde fossiele CO2-uitstoot (inclusief de opname door cement) verder zal toenemen tot 1,4% boven het niveau van vóór de pandemie van 2019. De auteurs berekenen het resterende koolstofbudget voor een 50% waarschijnlijkheid om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5, 1,7 en 2 °C. Die is gereduceerd tot respectievelijk 75 Gt C (275 Gt CO2), 175 Gt C (625 Gt CO2) en 315 Gt C (1150 Gt CO2) vanaf begin 2024. Uitgaande van de emissieniveaus van 2023 komt dat overeen met ongeveer 7, 15 en 28 jaar.
[[Bestand:Componenten mondiale koolstofbudget.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De 2013-2022 tienjaarsgemiddelde componenten van het mondiale koolstofbudget, gepresenteerd voor '''(a)''' fossiele CO2-emissies (EFOS), '''(b)''' emissies door veranderingen in landgebruik (ELUC), '''(c)''' de CO2-sink in de oceaan (SOCEAN), en '''(d)'''de CO2-sink op het land (SLAND). Positieve waarden voor EFOS en ELUC staan voor een flux naar de atmosfeer, terwijl positieve waarden voor SOCEAN en SLAND staan voor een flux van de atmosfeer naar de oceaan of het land (koolstofput). In alle panelen staan de gele en rode kleuren voor een bron (flux van het land of de oceaan naar de atmosfeer) en de groene en blauwe kleuren voor een sink (flux van de atmosfeer naar het land of de oceaan). Alle eenheden zijn in kilogram koolstof per vierkante meter per jaar (kg C m-2 jr-1).'']]
In de historische periode 1850-2022 was 31 % van de historische emissies afkomstig van veranderingen in landgebruik en 69 % van fossiele emissies. De emissies van fossiele brandstoffen zijn sinds 1960 echter aanzienlijk toegenomen, terwijl veranderingen in landgebruik dat niet hebben gedaan, en daarom was de bijdrage van veranderingen in landgebruik aan de totale antropogene emissies in recente perioden kleiner (18% in de periode 1960-2022 en tot 12% in de periode 2013-2022).

Stijging van de zeewatertemperatuur kan ertoe leiden dat de oceanen minder CO2 kunnen opnemen. Op het land veroorzaken droogte en natuurbranden een afname van de CO2 opname capaciteit van de bodem. Beide hebben een toename van CO2 in de atmosfeer tot gevolg.<ref>[https://academic.oup.com/nsr/article/11/12/nwae367/7831648 Low latency carbon budget analysis reveals a large decline of the land carbon sink in 2023 | National Science Review]</ref>

Een groot internationaal team publiceert jaarlijks een update van de wereldwijde koolstofbalans. De meest recente is die voor 2024.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-519/ Global Carbon Budget 2024 | Earth System Science Data]</ref>
‎<blockquote>'''Bronnen:'''
‎<references /> </blockquote>

Wat is klimaatverandering?

2025-01-31T09:34:14Z

NoraW: /* Van Hothouse naar Icehouse */

Wat is klimaatverandering?

2025-01-31T09:32:13Z

NoraW: /* Verdieping: Geologische geschiedenis */

== Samenvatting ==
'''Het klimaat is één van de [http://www.klimaatwiki.org/index.php/Extreme_urgentie#De_grenzen_van_onze_planeet negen planetary boundaries] die sinds ongeveer 1990 voorbij de veilige limiet is. De gevolgen van het overschrijden van die grens zijn maar ten dele terug te draaien en dan ook nog pas op de lange termijn.'''

'''Dit hoofdstuk bespreekt de verschillen tussen weer en klimaat, het natuurlijke broeikaseffect, broeikasgassen, het door de mens veroorzaakte versterkte broeikaseffect, en de invloedrijke weersverschijnselen El Niño en El Niña.'''

'''Deze grafiek, gepubliceerd door het KNMI, vat het verhaal van deze wiki samen. Hij laat zien hoe de gemiddelde temperatuur op Aarde sinds de Industriële Revolutie is gestegen parallel met de stijging van de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer. In verschillende hoofdstukken wordt uitgelegd wat daarvan de oorzaken en gevolgen zijn en wat eraan kan worden gedaan om de schade te beperken.'''
[[Bestand:Klimaatgrafiek KNMI.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|Temperatuur en CO2-concentratie sinds het begin van de jaartelling. Bron: KNMI.]]

== Weer en klimaat ==
'''Weersverandering en klimaatverandering worden nogal eens met elkaar verward: ''“Hoezo opwarming van de Aarde? Kijk naar buiten. Het sneeuwt en het is heel koud.”'' Vaak is zo’n opmerking een bewuste keuze om een zinvol gesprek te frustreren. Hoe het ook zij, het is goed om het verschil tussen weer en klimaat scherp te hebben.'''

Op de site https://earth.nullschool.net/ vind je animaties van de actuele weersituatie: temperatuur, luchtdruk, wind, zeestromingen, chemie en nog veel meer.

<youtube>obsw9qiBnjo</youtube>

==== Weer ====
Weer is wat je buiten voelt op een specifieke dag: warm, koud, regen, zon, wind, enzovoort. Het verandert snel, soms zelfs binnen een uur. Het weer — temperatuur, neerslag, wind — is op elke plaats en op elk moment anders.

Tegelijkertijd is het weer ook in zekere mate voorspelbaar: de dagen in de wintermaanden zijn kouder, grauwer en donkerder, dan in de zomer. In gebieden ver van zeeën en oceanen zijn deze verschillen groter dan in Nederland, dicht bij de zee. Nederland heeft een zeeklimaat, Rusland een landklimaat.

==== Klimaat ====
Klimaat gaat over het ''gemiddelde'' weer in een ''gebied'' over een ''lange periode'', meestal wordt daarvoor 30 jaar gekozen of meer. Klimaat geeft een idee van wat voor soort weer je meestal kunt verwachten in een seizoen of jaar.

== Klimaatverandering ==
Klimaatverandering is dus de verandering van de gemiddelde weersomstandigheden over een langere periode in een bepaalde regio. Klimaat zegt daarmee ook iets over de kans dat een bepaald weertype op een bepaalde plaats en op een bepaalde tijd voorkomt.

Je kunt dus nooit zeggen dat extreme regenbuien (het weer op moment X op plaats Y) het gevolg zijn van klimaatverandering, tenminste niet op dezelfde manier als zeggen dat het glas dat op de grond valt het gevolg is van je hand die het van de tafel duwt. Immers het klimaat is de samenvatting van vele jaren weersverschijnselen. Je kunt wel zeggen dat het vaker optreden van extreme regenbuien het gevolg is van de uitstoot van CO2. (Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Attributie|Attributie]].)

Als we het over klimaatverandering hebben, bedoelen we vaak de opwarming van de Aarde als gevolg van menselijk handelen, de antropogene klimaatverandering (er bestaat dus ook klimaatverandering die niet door de mens wordt veroorzaakt; zie [natuurlijke variatie]). Opwarming is echter maar één onderdeel van klimaatverandering. Omdat de planeet Aarde één groot samenhangend geheel vormt, heeft opwarming ook gevolgen voor neerslagpatronen, weersextremen, smeltende gletsjers, zeespiegelstijging, veranderingen in verdamping door vegetatie, etc.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref>

Het klimaat op Aarde is over lange tijd — in de orde van honderdduizenden tot miljoenen jaren — redelijk stabiel geweest, slechts enkele graden onder en boven de gemiddelde temperatuur in die periode. De huidige opwarming is groter en veel sneller dan ooit in de afgelopen 2 miljoen jaar. En dat is de kern van het probleem.

=== Tempo en locaties moeilijk voorspelbaar ===
Hoewel klimaatverandering moeilijk te voorspellen is, kunnen we, op grond van algemeen bekende natuurkundige principes, betrouwbare uitspraken doen over de oorzaken en gevolgen. De onzekerheid zit hem vooral in (1) de invloed van en de snelheid van de verandering van verschillende elementen, zoals temperatuur, neerslag, wind, bewolking en oceaanstromingen, en (2) de locaties waar deze veranderingen merkbaar zijn. Binnen duidelijk aangegeven onzekerheidsmarges wijzen alle trends in dezelfde richting: door de mens veroorzaakte, versnelde opwarming van de Aarde.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

== Jaarlijkse en lange-termijn variatie ==
Deze grafiek uit het rapport Global Climate Highlights van Copernicus laat de jaarlijkse temperatuurvariatie zien ten opzichte van het langjarig gemiddelde. Daaruit blijkt dat, ondanks de schommelingen van de temperatuur het klimaat een duidelijke opwarmingstrend vertoont.<ref> [https://climate.copernicus.eu/global-climate-highlights-2024 Global Climate Highlights 2024 | Copernicus]</ref>
[[Bestand:Temperatuurstijging.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Verschil in wereldgemiddelde temperatuur (°C) ten opzichte van 1850-1900, gebaseerd op de gemiddelden van maandwaarden uit maximaal zes datasets:'' ''Berkeley Earth, HadCRUT5 en NOAAGlobalTemp (vanaf 1850), GISTEMP (vanaf 1880), ERA5 (vanaf 1940) en JRA-3Q (vanaf september 1947).'' ''De datasets zijn genormaliseerd zodat ze dezelfde gemiddelden hebben voor 1991-2020 en een gemiddelde dataset-offset van 0,88°C is gebruikt om de gemiddelden van 1991-2020 en 1850-1900 aan elkaar te relateren.'' ''De zwarte curve toont een schatting van de klimatologische variatie van de temperatuur op lange termijn.'' ''De rode en blauwe balken tonen de afwijkingen van de jaargemiddelde temperaturen van deze schatting.'' ''Credit: C3S/ECMWF.'']]<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== El Niño en La Niña ===
El Niño is een natuurverschijnsel in de Stille Oceaan waarbij langs de evenaar in de oostelijke Stille Oceaan het normaal koele zeewater in sommige jaren sterk opwarmt. Deze opwarming beïnvloedt het weer wereldwijd, vooral in Noord- en Zuid-Amerika, en soms zelfs in Europa.<ref> [https://celebrating200years.noaa.gov/magazine/enso/el_nino.html The 1997-98 El Niño | NOAA]</ref>

Het tegenovergestelde effect, La Niña, treedt op wanneer het zeewater bij de evenaar ongewoon koud is. Beide verschijnselen zijn onderdeel van het El Niño Southern Oscillation (ENSO)-effect, een onregelmatige cyclus van 2 tot 7 jaar die variaties in wind- en zee-oppervlaktetemperaturen over de tropische oostelijke Stille Oceaan veroorzaakt.
[[Bestand:ENSO.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Tijdens El Niño stijgt de oppervlaktewatertemperatuur van de tropische Stille Oceaan met ongeveer 5 °C. Tijdens La Niña daalt de temperatuur van het oceaanwater met ongeveer dezelfde hoeveelheid. Beide toestanden zijn extreme stadia van één fenomeen. Bron: AHA Centre.''<ref> [https://thecolumn.ahacentre.org/insight/vol-66-getting-to-know-el-nino-la-nina/ Getting to know: El Niño and La Niña | AHA Centre]</ref>]]
Het ENSO-effect zorgt voor temperatuurschommelingen die bovenop de wereldwijde temperatuurstijging komen die het gevolg is van de uitstoot van broeikasgassen. 2023 was een El Niño-jaar. In zulke jaren komen er meer en krachtigere tropische orkanen voor, met zware regenval in sommige regio's en extreme droogte in andere. Wat we tijdens El Niño zien, kunnen we beschouwen als een voorbode van wat ons bij verdere opwarming te wachten staat.<ref> [https://www.climate.gov/news-features/featured-images/global-impacts-el-ni%C3%B1o-and-la-ni%C3%B1a Global impacts of El Niño and La Niña | NOAA]</ref>
[[Bestand:SST Anomalies.gif|miniatuur|''De El Niño-gebeurtenis van 1997-98 met extreme zeeoppervlakte temperatuur (SST) anomalieën in het oosten van de tropische Stille Oceaan.''|gecentreerd|432x432px]]
De kaart toont de afwijkende watertemperaturen [°C] in de oceanen tijdens de laatste sterke El Niño in december 1997.
[[Bestand:Gevolgen temperatuur neerslag El Niño La Niña.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Wereldwijde gevolgen voor temperatuur en neerslag van El Niño en La Niña gebeurtenissen.'']]
Niettemin kunnen we de recordtemperaturen van 2023 — en zeker niet die van 2024 — toeschrijven aan een sterke El Niño. Dit blijkt uit een analyse van de ontwikkeling van de dagelijkse temperaturen tijdens alle El Niño-gebeurtenissen met behulp van de ERA5 reanalyse dataset. Aangezien deze dataset de periode van 1940 tot nu beslaat, geeft het ons zes sterke El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.8 °C) en vier meer gematigde El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.5 °C en < 1.8 °C) om te vergelijken met 2024.<ref> [https://www.theclimatebrink.com/p/how-unusual-is-current-post-el-nino How unusual is current post-El Niño warmth? | The Climate Brink]</ref>
[[Bestand:Temperatuur 6 ENSO's.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Vergelijking van de afwijkingen van de gemiddelde temperatuur tijdens zes El Niño’s (1972-2023). De dikke zwarte lijn is de El Niño van 2023. De grafieken zijn gecentreerd rond het hoogtepunt van de betreffende gebeurtenis. De data hiervan worden gegeven in de legenda.'']]
De figuur hierboven toont de gegevens van zes sterke El Niño gebeurtenissen. Hoge temperaturen in 2023 (ononderbroken zwarte lijn) traden eerder op dan in elke andere sterke El Niño. De piektemperaturen waren vergelijkbaar met andere gebeurtenissen in 2015/2016 en 1997/1998 — ongeveer 0,4 °C boven de “normale” mondiale oppervlaktetemperaturen. De mondiale temperaturen daalden na april een beetje, in lijn met eerdere El Niño-gebeurtenissen.

Na oktober 2023 (maand 10 in de grafiek) zijn de temperaturen wereldwijd echter hoog gebleven, ondanks het feit dat de El Niño condities al lang verdwenen zijn, waardoor het laatste deel van 2024 buiten het bereik valt van andere sterke El Niño's.

Zelfs als we naar de langere termijn kijken, is de ontwikkeling van de mondiale oppervlaktetemperaturen zowel voor als na El Niño ongekend: de temperaturen stegen eerder dan we eerder hebben gezien en de temperaturen zijn langere tijd op een hoog niveau gebleven.

==== Gevolgen voor Europa ====
El Niño en La Niña hebben ook invloed op Europa. Als de Stille Oceaan verandert van El Niño naar La Niña, kan Europa te maken krijgen met veranderingen in temperatuur en neerslag.

Een opwarmend klimaat en de overgang van El Niño naar La Niña kan het risico op hittegolven en droogte in delen van Europa vergroten. Een jaar van El Niño kan evenveel hitte met zich meebrengen als een decennium van door de mens veroorzaakte opwarming. Deze extra hitte en de kans op andere neerslagpatronen kunnen hittegolven en droogtes in sommige delen van Europa erger maken.

Terwijl sommige gebieden te maken kunnen krijgen met meer hittegolven en droogte, kunnen andere gebieden meer overstromingen en extreme regen krijgen. In Zuid-Europa worden de winters natter en warmer, terwijl ze in Noord-Europa droger en kouder worden.

De manier waarop El Niño, La Niña en andere klimaatfactoren werken, kan van invloed zijn op de frequentie en kracht van zware regenval en stormen in Europa.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

== '''Verdieping''': Attributie ==
Nu extreem weer steeds vaker optreedt en tot hele concrete problemen leidt, rijst de vraag of klimaatverandering hier de schuld van is. Tien jaar geleden zouden wetenschappers het moeilijk hebben gehad om deze vraag te beantwoorden. Vandaag de dag kan een nieuw type onderzoek, de zogenaamde attributiewetenschap, bepalen of klimaatverandering sommige extreme gebeurtenissen ernstiger en waarschijnlijker heeft gemaakt, en zo ja, in welke mate.<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/10/04/attribution-science-linking-climate-change-to-extreme-weather/ Attribution Science: Linking Climate Change to Extreme Weather | Columbia Climate School]</ref>

Attributiestudies werken als volgt: wanneer zich een extreme weergebeurtenis voordoet, gaan wetenschappers eerst aan de hand van gegevens uit het verleden na hoe vaak een gebeurtenis van die omvang zou kunnen voorkomen.

Vervolgens wordt onderzocht hoe het klimaat in het verleden zou hebben gereageerd. Dit gebeurt door twee verschillende scenario's met elkaar te vergelijken. In het eerste wordt de frequentie waarin het weersfenomeen optrad in de periode voordat de mens begon met het verbranden van fossiele brandstoffen. Die frequentie wordt bekeken voor een periode van ongeveer 150 jaar. Dit wordt de “contrafeitelijke wereld” genoemd - de wereld die ooit was, maar niet meer bestaat.

Voor het tweede scenario gaat het klimaatmodel terug in de tijd, waarbij de werkelijke broeikasgas concentraties voor elk jaar worden gebruikt zoals ze in de loop van de tijd zijn toegenomen. Door de resultaten van de twee modellen te vergelijken, kunnen onderzoekers schatten hoeveel de menselijke uitstoot van fossiele brandstoffen de kansen heeft veranderd. Statistische methoden worden vervolgens gebruikt om de verschillen te meten in hoe ernstig en frequent de gebeurtenis is.

Als een extreme gebeurtenis bijvoorbeeld twee keer zo vaak voorkomt in het huidige klimaatmodel als in het contrafeitelijke klimaatmodel, kunnen we zeggen dat klimaatverandering de gebeurtenis twee keer zo waarschijnlijk heeft gemaakt als het zou zijn geweest in een wereld zonder door de mens veroorzaakte emissies.

Er zijn inmiddels honderden attributiestudies verschenen. Driekwart van de geanalyseerde extremen werden intenser of waarschijnlijker door klimaatverandering.<ref> [https://interactive.carbonbrief.org/attribution-studies/index.html Mapped: How climate change affects extreme weather around the world | Carbon Brief]</ref>

[[Bestand:Attribution studies.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Screenshot van de interactieve kaart van Carbon Brief van bijna 750 extreme gebeurtenissen en trends.'' ''Rode pictogrammen geven aan dat er menselijke invloed is gevonden, blauwe pictogrammen waar dat niet het geval is, grijze pictogrammen waar het niet duidelijk is.'']]Daarnaast zijn de verschillende soorten attributiestudies de afgelopen 20 jaar verder ontwikkeld en uitgebreid. (Zie Verdieping: Attributie.) Zo werd in 2015 de World Weather Attribution Service opgericht om snel te kunnen reageren, waardoor het gemakkelijker wordt om de menselijke bijdrage aan extreme gebeurtenissen in te schatten.<ref> [https://www.worldweatherattribution.org/ When Risks Become Reality: Extreme Weather In 2024 | World Weather Attribution]</ref>

Zie ook: Oorzaak extreem weer.

=== Databank Klimaatattributie ===

De wetenschap over klimaatattributie speelt een centrale rol in rechtszaken over het klimaat en beleidsvorming. De wetenschap staat centraal in juridische debatten over de causale verbanden tussen menselijke activiteiten, wereldwijde klimaatverandering en de gevolgen voor menselijke en natuurlijke systemen. Deze database bevat 700 wetenschappelijke bronnen georganiseerd onder vier thematische paraplu's: Climate Change Attribution, Extreme Event Attribution, Impact Attribution en Source Attribution.Die kun je verkennen door een van de onderwerpen te selecteren of met een geavanceerd zoekformulier.<ref> [https://climateattribution.org/ Climate Attribution Database]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

== '''Verdieping''': Systeem Aarde ==
[[Bestand:Systeem Aarde2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De vijf met elkaar samenhangende subsystemen van Systeem Aarde.''<ref> [https://mynasadata.larc.nasa.gov/basic-page/about-earth-system-background-information About the Earth as a System: Background Information | My NASA Data]</ref>]]
Een systeem wordt gedefinieerd als een groep op elkaar inwerkende, onderling verbonden of onderling afhankelijke onderdelen die samenwerken om een complex geheel te vormen. Wetenschappers over de hele wereld bestuderen elk van deze kleinere systemen en hoe ze bij elkaar passen om het huidige beeld van onze planeet als geheel te vormen door middel van wat ''Earth System Science'' wordt genoemd.<ref> [https://scied.ucar.edu/learning-zone/earth-system Earth as a System | Center for Science Education]</ref><ref> Lenton, T. (2016). ''Earth system science: a very short introduction''. Oxford University Press.</ref>

Aardsysteem wetenschappers beschouwen de gekoppelde evolutie van het leven en de planeet als één proces, waarbij ze erkennen dat de evolutie van het leven de planeet heeft gevormd en dat veranderingen in het planetaire milieu het leven hebben gevormd.

Het is vergelijkbaar met een groot organisme met geheugen. het menselijk lichaamssysteem. Alle systemen binnen een organisme werken samen om het te onderhouden zodat het goed en gezond functioneert. In termen van Earth System Science zorgt elk van deze systemen ervoor dat de Aarde in (dynamische) balans blijft, een toestand die homeostase wordt genoemd. Op een verstoring volgt een gecoördineerde respons van het hele systeem.<ref> Westbroek, P. (2013). De ontdekking van de aarde: het grote verhaal van een kleine planeet. Balans.</ref>

Het systeem Aarde heeft zowel negatieve als positieve terugkoppelingen, die er samen voor zorgen dat het zelfregulerend is. Dit betekent dat als iets het systeem beïnvloedt, het de neiging heeft om terug te keren naar zijn oorspronkelijke staat. Dit suggereert dat negatieve terugkoppeling de overhand heeft, tenminste als het systeem dicht bij het beginpunt is. Maar als iets het systeem te hard raakt, kan het door positieve terugkoppeling naar een alternatieve toestand worden gestuwd. Met andere woorden, zelfregulatie is geen vast gegeven — het kan uitvallen.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref> (Zie ook [[Feedback loops en tipping points]].)

De wetenschap van het aardsysteem is een behoorlijk breed vakgebied. Het beslaat 4,5 miljard jaar geschiedenis van de Aarde, hoe het systeem nu werkt, voorspellingen van hoe het in de toekomst zal zijn en wat er uiteindelijk zal gebeuren. Er wordt gekeken naar hoe een wereld is ontstaan waarin de mens zich kon ontwikkelen, hoe wij als soort die wereld nu veranderen en hoe een duurzame toekomst voor de mensheid binnen het systeem Aarde eruit zou kunnen zien. De wetenschap van het aardsysteem is een sterk interdisciplinair vakgebied dat elementen uit de geologie, biologie, scheikunde, natuurkunde en wiskunde samenbrengt. Het is een relatief nieuwe wetenschap die deel uitmaakt van een bredere 21e-eeuwse trend om complexe systemen te begrijpen en hun gedrag te voorspellen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Het broeikaseffect =

=== Samenvatting ===
'''Het broeikaseffect werkt als een warme deken rond de Aarde en bestaat uit gassen zoals kooldioxide, methaan en waterdamp die warmte vasthouden.'''

Het broeikaseffect is een natuurlijk proces, dat de planeet op een voor leven optimale temperatuur houdt. Menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, hebben het broeikaseffect versterkt. Door de uitstoot van , kooldioxide (CO2), is de deken als het ware dikker geworden. Daardoor is de temperatuur op aarde gestegen en de energiebalans verstoord. Dat wordt het versterkte broeikaseffect genoemd. (Zie ook Verdieping: Energiebalans.)

Hoewel er nog steeds veel onduidelijk is over klimaatverandering — met name over het tempo en de intensiteit — zijn de natuurkundige processen achter het broeikaseffect volledig begrepen. (Zie Experts zijn het eens.) Uit al het onderzoek blijkt dat op de lange termijn kooldioxide in de atmosfeer de belangrijkste regelknop is voor de temperatuur op Aarde. Kooldioxide is de belangrijkste veroorzaker van de huidige klimaatverandering, de toename ervan is door de mens veroorzaakt en het is ook de mens die de uitstoot ervan kan terugdringen.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.1190653 Atmospheric CO2: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature | Science]</ref>

Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Correlatie CO2 — temperatuur|Verdieping: Correlatie CO2 en temperatuur]].<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Het natuurlijke broeikaseffect ===

Het broeikaseffect vindt plaats wanneer zonlicht de Aarde verwarmt, en een deel van die warmte weer terug gezonden wordt naar de ruimte. Maar broeikasgassen in de atmosfeer, zoals kooldioxide (CO₂) en methaan (CH4), houden een deel van die warmte vast. Dit is net als in een kas waar glas de warmte binnenhoudt. Zonder dit zou de gemiddelde temperatuur op het aardoppervlak ongeveer -18 °C zijn en zou menselijk leven niet bestaan.

De volgende grafiek vergelijkt het spectrum van elektromagnetische straling van de zon met de uitgaande straling van het aardoppervlak.
[[Bestand:Spectra incoming outgoing.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Spectra van de inkomende en uitgaande straling. De uitgaande straling heeft een langere golflengte dan de inkomende zonnestraling. Een deel daarvan heeft precies de juiste golflengte om te worden geabsorbeerd door broeikasgassen (~15 μm).''<ref> [https://www.howglobalwarmingworks.org/ How Global Warming Works]</ref>]]
Het zonnespectrum bevat UV- tot kortgolvige infraroodstraling — inclusief het zichtbare licht. Het opgewarmde aardoppervlak zendt langgolvige infraroodstraling terug. Daarvan wordt een klein deel, met golflengte 15 μm, geabsorbeerd door CO₂ in de atmosfeer.

==== Broeikaseffect in een fles ====
<youtube>Ge0jhYDcazY</youtube>

''Demonstratie van het broeikaseffect die je in de klas kunt uitvoeren.''<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/02/25/carbon-dioxide-cause-global-warming/ How Exactly Does Carbon Dioxide Cause Global Warming?]</ref>

==== Broeikaseffect in de atmosfeer ====
[[Bestand:Animatie atmosfeer.gif|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De zes stappen van het versterkte broeikaseffect. Bron: Australian Government.''<ref> [https://www.dcceew.gov.au/climate-change/policy/climate-science/understanding-climate-change Understanding climate change | Australian Government]</ref>]]'''Stap 1''': Zonnestraling bereikt de atmosfeer van de Aarde - en een deel hiervan wordt teruggekaatst in de ruimte.

'''Stap 2:''' De rest van de zonne-energie wordt geabsorbeerd door het land en de oceanen, waardoor de Aarde wordt verwarmd.

'''Stap 3:''' De warmte straalt van de Aarde naar de ruimte.

'''Stap 4:''' Een deel van deze stralingswarmte wordt vastgehouden door broeikasgassen in de atmosfeer, waardoor de Aarde warm genoeg blijft om leven mogelijk te maken.

'''Stap 5:''' Menselijke activiteiten zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, landbouw en landontginning zorgen ervoor dat er meer broeikasgassen in de atmosfeer terechtkomen.

'''Stap 6:''' Dit houdt extra warmte vast en zorgt ervoor dat de temperatuur van de Aarde stijgt, samen met andere effecten zoals verzuring van de oceanen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Thermostaat ===
Het kooldioxidegehalte in de atmosfeer blijft van nature redelijk constant rond 0,03%, oftewel van iedere miljoen moleculen in de lucht zijn er 300 CO₂-moleculen (ook wel 300 ppm; parts per million genoemd). CO₂ dat bijvoorbeeld vrijkomt bij vulkaanuitbarstingen, ademende mensen en dieren en verbranding van fossiele brandstoffen, wordt uiteindelijk opgenomen door de oceanen en planten. Dit proces helpt de variaties in CO₂-concentraties, en daarmee ook de temperatuurschommelingen, binnen leefbare grenzen te houden.

De atmosfeer, samen met de oceanen, de landmassa’s en het leven vormen één samenhangend systeem, dat functioneert als een natuurlijke thermostaat die de planeet leefbaar houdt. (Zie: [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Systeem Aarde|Verdieping: Systeem Aarde]].) Het huidige leven, inclusief de mens, is geëvolueerd in een periode toen de thermostaat op 15 °C stond.

Dat heeft miljoenen jaren goed gefunctioneerd en de evolutie van microben, planten en dieren mogelijk gemaakt. Totdat menselijke activiteiten de balans begonnen te verstoren

= Natuurlijke variatie =
In de geschiedenis van de Aarde hebben zich al eerder veranderingen in het klimaat voorgedaan, zoals ijstijden en warme periodes. Hoewel er na deze veranderingen uiteindelijk een nieuw evenwicht optrad, gebeurde dat over duizenden tot miljoenen jaren. Veel soorten overleefden deze veranderingen niet, en de ecosystemen die opnieuw ontstonden, waren vaak heel anders dan die daarvoor.

Het grote verschil nu is dat de huidige opwarming vooral door menselijke activiteiten wordt veroorzaakt en in een fractie van de tijd plaatsvindt vergeleken met natuurlijke klimaatveranderingen. Hierdoor wordt de veerkracht van ecosystemen en soorten ernstig op de proef gesteld. Veel planten- en diersoorten kunnen niet snel genoeg migreren of zich aanpassen om deze snelle veranderingen te overleven.

Menselijke samenlevingen zijn ook kwetsbaar voor deze snelle veranderingen. Terwijl de Aarde zich op lange termijn misschien kan herstellen en nieuwe evenwichten kan vinden, is er geen garantie dat menselijke samenlevingen hetzelfde kunnen doen. De maatschappelijke structuren, voedselzekerheid, watervoorziening en infrastructuur zijn niet ontworpen om met zulke snelle en extreme veranderingen om te gaan. Dit kan leiden tot grote sociale en economische instabiliteit, migratiestromen, conflicten, lijden en sterfte. Kortom, de snelheid van de huidige opwarming vormt niet alleen een bedreiging voor de natuur, maar ook voor de toekomst van menselijke samenlevingen.<ref> [https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4924029 A Framework for Assessing Analogy between Past and Future Climates | preprint] </ref>

==== Middeleeuws klimaatoptimum ====
Voor Nederland is uitgebreid historisch onderzoek gedaan naar de rol van klimatologische stabiliteit, maatschappelijke ontwikkeling en biodiversiteit. De uitkomst is dat in het zogeheten Middeleeuws klimaatoptimum (een klimatologisch stabiele en relatief warme periode — maar koeler dan nu) aan het einde van de Middeleeuwen, zowel de landbouw als de biodiversiteit floreerden. <ref> Zanden, J. L. van, Goethem, T. van, Lenders, H. J. R., & Schaminée, J. (2021). ''De ontdekking van de natuur: de ontwikkeling van biodiversiteit in Nederland van ijstijd tot 21ste eeuw''. Prometheus.</ref>

==== PETM ====
Met de nodige voorzichtigheid is het mogelijk perioden in het verleden als analogen te gebruiken voor de huidige opwarming. Een periode die bekend staat als het Palaeocene-Eocene Thermal Maximum (PETM, 55,8 miljoen jaar geleden ) wordt wel genoemd. Tijdens het PETM was het Noordpoolgebied helemaal ijsvrij. Er groeiden palmbomen en zwommen nijlpaarden. Dat maakt het nog geen scenario voor de huidige opwarming.<ref> [https://www.nature.com/articles/ngeo668 Warm and wet conditions in the Arctic region during Eocene Thermal Maximum 2 | Nature Geoscience]</ref>

Op geen moment in het geologische verleden is de Aarde zo snel opgewarmd als in de huidige tijd. Een ideale analogie voor antropogene opwarming is het PETM dan ook niet, maar het geologische verleden biedt wel lessen voor de huidige tijd. <blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''': Geologische geschiedenis =
De Aarde heeft in het verleden meerdere koude en warme perioden gekend. In de loop van een lange geschiedenis is het wereldklimaat door perioden van heet naar koud gegaan. Het tijdperk waarin we nu leven is gekenmerkt door relatief koele temperaturen. Maar voor de opkomst van onze soort, ''Homo sapiens,'' waren de temperaturen gemiddeld veel hoger dan nu. De oorzaak van de temperatuurverandering is de variatie in kooldioxide concentratie van de atmosfeer.

<youtube>2LMfSTq4JIY</youtube>

''Deze animatie van 4,5 miljard jaar geologische geschiedenis laat zien hoe de Aarde een afwisseling van warme en koude perioden heeft doorgemaakt, hoe broeikasgassen daarin een rol speelden en hoe perioden van extreme kou en warmte hebben geleid tot massa uitstervingen.''

=== Van Hothouse naar Icehouse ===
De laatste 66 miljoen jaar van de aardgeschiedenis wordt gekenmerkt door een afwisseling van ‘warmhouse’ naar ‘hothouse’ via ‘warmhouse’ en ‘coolhouse’ naar de huidige periode met een ‘icehouse’ klimaat. Het is dit 'icehouse'-klimaat dat nu door menselijk handelen wordt verstoord.<ref> [https://www.marum.de/en/Dr.-thomas-westerhold/CENOGRID.html Cenozoic Global Reference benthic foraminifer carbon and oxygen Isotope Dataset (CENOGRID)]</ref>

De temperatuurveranderingen lopen parallel met de veranderingen in de kooldioxide (CO₂)-concentratie in de atmosfeer. Dat verband is geen toeval. Verderop worden argumenten gegeven voor een causaal verband tussen die twee: Het klimaat wordt gedreven door broeikasgassen.[[Bestand:Cenozoic CO2 and temp.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Geschatte CO₂ concentratie (zwarte lijn) met 95% betrouwbaarheidsinterval (grijze band). De kleuren tonen de wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur (in K) ten opzichte van de pre-industriële periode. Tijdens het Pleistoceen (~2,58 miljoen tot ~11.700 jaar geleden) kwam het CO2-niveau nooit in de buurt van de huidige concentratie van ~420 ppm in 2022 (stippellijn). Gegevens zijn afkomstig van CenCO2PIP Consortium et al. (2023).''<ref>[https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi5177 Toward a Cenozoic history of atmospheric CO2]</ref> <ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads1526 Hot and cold Earth through time. Reconstructing ancient Earth’s temperature reveals a global climate regulation system | Science]</ref>]]

In de figuur hierboven is het hothouse klimaat ([[Wat is klimaatverandering?#PETM|PETM]], 55,8 miljoen jaar geleden) aangegeven door de donkerrode kleur. Lichtrood is warmhouse, lichtblauw coolhouse en donkerblauw icehouse.

Dit overzicht van het verloop van de temperatuur en het kooldioxidegehalte van de atmosfeer sinds 66 miljoen jaar geleden is gebaseerd op zuurstof- en koolstof-analyses van plankton in boorkernen in de oceaan. Alle warme perioden werden veroorzaakt door een toename van kooldioxide. Vanaf ongeveer 34 miljoen jaar geleden is de Aarde weer in een koele fase gekomen. In die periode zijn mensachtigen geëvolueerd.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba6853 An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years | Science]</ref>

In de warmere perioden — Warmhouse en Hothouse — was wel leven mogelijk, maar dat waren levensvormen die aan die hoge temperaturen waren aangepast. Die zijn inmiddels merendeels uitgestorven. De wereld zoals wij die nu kennen is aangepast aan het huidige, icehouse klimaat. De ontwikkeling van een warme of zelfs hete wereld, zoals die nu dreigt te gebeuren, zal onherroepelijk leiden tot uitsterven van een groot deel van het leven om ons heen en daarmee ook het voortbestaan van de mens bedreigen.

Van belang is niet alleen de temperatuur zelf, maar ook de snelheid waarmee temperatuurveranderingen optreden. Levende wezens zijn aangepast aan zowel het klimaat waarin ze leven als aan andere levensvormen met wie ze samenleven (het ecosysteem). Die aanpassing heeft tijd nodig. Het tempo waarmee de temperatuur op dit moment stijgt is zo hoog dat veel organismen niet voldoende tijd hebben om zich aan te passen of te evolueren. Dit zal vrijwel zeker leiden tot massa-extinctie, omdat ecosystemen ontwricht worden en soorten hun leefgebieden verliezen of niet meer kunnen voldoen aan hun behoeften.

Een recente reconstructie van het atmosferisch kooldioxide gehalte en temperatuur vanaf 485 miljoen jaar geleden tot nu (het Phanerozoïcum) laat een zelfde afwisseling van hothouse en icehouse klimaten zien steeds blijkt kooldioxide de aandrijver van perioden van opwarming.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== IJstijden en tussenijstijden ===
2,58 miljoen jaar geleden is de Aarde van een ‘Coolhouse’ in een ‘Icehouse’ veranderd. Dat betekent dat vanaf dat moment de normale situatie is dat grote ijskappen op het Noordelijk Halfrond zich regelmatig uitbreiden naar lagere breedten. Onder ‘Coolhouse’-omstandigheden hadden zich vanaf 34 miljoen jaar geleden al ijskappen gevormd in Oost en West Antarctica.

De afgelopen 2,58 miljoen jaar van de aardgeschiedenis laten een afwisseling zien van koudere en warmere perioden. Deze klimaatcycli komen overeen met variaties in de baan en de stand van de Aarde, de ‘Milankovitch-cycli’. De Servische meteoroloog Milankovitch ontwikkelde een wiskundig model waarin hij deze cycli combineerde om de variaties in zonnestraling op verschillende breedtegraden van de aarde te berekenen, evenals de bijbehorende oppervlaktetemperaturen.<ref> [https://science.nasa.gov/science-research/earth-science/milankovitch-orbital-cycles-and-their-role-in-earths-climate/ Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth's Climate - NASA Science]</ref>

Deze ritmische variabiliteit werd het meest zichtbaar in proxy-gegevens, die bepaalde aspecten van het klimaat vastleggen, zoals temperatuur en volume van het landijs. Dit wordt bijvoorbeeld weerspiegeld in de zuurstofisotopen samenstelling van marien calciet (CaCO3). Zuurstofisotopen in de kalkskeletjes van mariene organismen zijn een indicator voor historische temperaturen en ijsvolumes, waarbij variaties in de verhouding van deze isotopen een nauwkeurig beeld geven van veranderingen in het klimaat over duizenden jaren.
[[Bestand:Temperature vs CO2.jpg|gecentreerd|miniatuur|450x450px|''Temperatuurverandering (lichtblauw) en verandering van de kooldioxide concentratie (donkerblauw) op basis van metingen aan ijskernen in Antarctica.''<ref> [https://www.ncei.noaa.gov/news/climate-change-context-paleoclimate Climate Change in the Context of Paleoclimate]</ref>]]De ijstijden in de afgelopen 1 miljoen jaar komen voor met een frequentie van 1 per 100.000 jaar, waarbij de koude perioden, de glacialen, gemiddeld 90.000 jaar duren en de warme perioden, de interglacialen, 10.000 jaar. De grafiek van de temperatuur hierboven laat die asymmetrie zien: geleidelijke daling naar glaciale condities en abrupte stijging naar interglaciale condities.

Een interessante nieuwe theorie suggereert dat de warme perioden van de laatste 2 miljoen jaar, de interglacialen, niet het einde vormden van de ijstijden maar in feite onderbrekingen zijn van de natuurlijke toestand van het ‘Icehouse’-klimaat in die periode. De ijstijdcycli worden aangedreven door kleine veranderingen in de instraling van de zon op het Noordelijk Halfrond als gevolg van de Milankovitch-variaties. Die worden versterkt door andere klimaat-feedbacks die leiden tot de grote veranderingen van de ene klimaat toestand in de andere.<ref> [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825224000837 Glacial terminations or glacial interruptions? Earth Science Reviews]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Verstoring door de mens =

==== Samenvatting ====
<references />
'''Door menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, nemen de broeikasgassen toe, en raakt de energiebalans van de Aarde verstoord. Er blijft meer warmte in de atmosfeer, wat leidt tot opwarming van de aarde en veranderingen in het klimaat. Dit noemen we het antropogene of versterkte broeikaseffect.'''

Tijdens alle ijstijden van de afgelopen miljoen jaar hebben de elkaar tegenwerkende processen van de koolstofcyclus ervoor gezorgd dat het kooldioxidegehalte in de atmosfeer stabiel bleef op of onder de 300 delen per miljoen (ppm). Op dit moment is dat niveau echter bijna 422 ppm. Dit is niet alleen het hoogste kooldioxidegehalte dat de mensheid ooit heeft meegemaakt, maar het is ook in een ongekend tempo gestegen, als we op geologische tijdschalen kijken. Waar vergelijkbare veranderingen in het verleden duizenden jaren hebben geduurd, hebben we nu te maken met een stijging in een fractie van die tijd.

==== Het is de mens ====
[[Bestand:Indicatoren voor een opwarmende planeet.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]
De gemiddelde temperatuur op Aarde is sinds 1880 met > 1,3 °C gestegen. Sinds 1975 is de opwarming versneld met 0,2 (±0,1) °C per decennium. De maximumtemperaturen op het land stijgen twee keer zo snel, tot meer dan 1,7 °C.

Dat menselijke activiteit de oorzaak is voor de ongekend snelle stijging van de gemiddelde temperatuur op Aarde volgt uit verschillende, onafhankelijke waarnemingen. In de eerste plaats loopt de temperatuurstijging parallel aan de stijging van de CO2-concentratie vanaf het begin van de Industriële Revolutie. (Zie daarvoor: Verdieping: correlatie CO2— temperatuur.) In de tweede plaats laat geochemisch onderzoek van CO2 in de atmosfeer, de oceanen en ijskernen een duidelijk signatuur zien van fossiele brandstoffen. (Zie daarvoor Verdieping: fossiele koolstof herkennen.)<blockquote>'''''“We play Russian roulette with climate [and] no one knows what lies in the active chamber of the gun . . .”'''''<ref> https://www.nature.com/articles/328123a0.epdf </ref></blockquote>Dit kon Wally Broecker nog schrijven in 1987. Inmiddels is veel meer bekend over de gevolgen van het gebruik van fossiele brandstoffen en kunnen voorspellingen worden gedaan over de termijn waarin die plaatsvinden.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

‎</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.<ref>[https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ How do we know that recent CO2 increases are due to human activities? | Real Climate]</ref>

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' energiebalans ===
CO2 en andere broeikasgassen (BKG) komen in kleine hoeveelheden voor in de atmosfeer van onze planeet. Die hebben invloed op de energiebalans van de Aarde.

De temperatuur van een planeet hangt af van de balans tussen inkomende straling en uitgaande straling. Als de inkomende straling groter is dan de uitgaande straling, zal een planeet opwarmen. Als de uitgaande straling groter is dan de inkomende straling, koelt een planeet af. Een planeet zal neigen naar een toestand van stralingsevenwicht, waarin de stralingsenergie van de uitgaande straling gelijk is aan de stralingsenergie van de geabsorbeerde inkomende straling.<ref> [https://cimss.ssec.wisc.edu/wxwise/homerbe.html The Earth's Radiation Energy Balance]</ref>

Wanneer de hoeveelheid invallend zonlicht die door het aardoppervlak of de atmosfeer wordt geabsorbeerd groter is dan de hoeveelheid uitgaande langgolvige straling die naar de ruimte wordt uitgezonden, is er sprake van onbalans. De energie-onbalans is de fundamentele fysische grootheid die de oppervlaktetemperatuur bepaalt.<ref> [https://www.nature.com/articles/nclimate2876 An imperative to monitor Earth's energy imbalance - Nature Climate Change]</ref><ref> [https://essd.copernicus.org/articles/15/1675/2023/ Heat stored in the Earth system 1960–2020: where does the energy go?]</ref>

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.[[Bestand:Earth heat inventory.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />
</blockquote>

= Welke broeikasgassen zijn er? =

=== Samenvatting ===
'''De belangrijkste broeikasgassen zijn kooldioxide (koolzuurgas, CO2), methaan (CH4) en waterdamp. Daarvan is CO2 de belangrijkste. Alle drie komen van nature voor in de atmosfeer en zorgen ervoor dat de Aarde leefbaar is.'''

=== Kooldioxide ===
'''Van nature komt kooldioxide in een kleine concentratie — ~0,03% — voor in de atmosfeer. Groene planten en cyanobacteriën hebben kooldioxide nodig voor hun stofwisseling. Ze zetten het met behulp van zonlicht om in glucose: fotosynthese.'''

Planten en cyanobacterien nemen CO2 uit de atmosfeer op en bouwen het in het lichaam in. CO2 komt weer in de atmosfeer wanneer ze vergaan of worden opgegeten door dieren (uitademen). Opname en uitstoot zijn min of meer in evenwicht: een boom die tijdens zijn leven CO2 opneemt, staat die weer af wanneer hij dood is. Daardoor is de concentratie CO2 in de atmosfeer licht fluctuerend over de geologische tijd.

Desalniettemin wordt op de geologisch lange termijn veel meer CO2 als koolstof vastgelegd in de aardbodem. Het is opgeslagen als dood plantaardig materiaal in veengrond dat, vastgezet in aardlagen, in de loop van miljoenen jaren samengedrukt is tot bruinkool, steenkool en aardgas. In de oceanen wordt koolstof vastgelegd doordat organismen na afsterven naar de bodem zinken. Op de lange duur kunnen die worden omgezet in aardolie en aardgas.

Het is deze enorme koolstofvoorraad die als fossiele brandstof wordt verstookt, waarbij het CO2 weer vrijkomt. Dit verklaart ook waarom er nu op zo'n korte termijn, zoveel CO2 bij kan komen, en waarom dit ongeëvenaard is in de geschiedenis van de Aarde.

<youtube>8KrgPPO1h0A</youtube>

''Veranderingen van de CO2 concentratie over de afgelopen 800.000 jaar. De CO2-waarde in oktober 2024 was 424 ppm (deeltjes per miljoen).<ref> [https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/history.html Trends in CO2 | NOAA Global Monitoring Laboratory]</ref>''

Deze animatie van NOAA zet de huidige toename van de CO2 concentratie in het perspectief van de variaties in de afgelopen 800.000 jaar, de periode van de ijstijden.

De animatie begint met directe observaties van de CO2 concentratie door het Mauna Loa observatorium in Hawaii en een wereldwijd netwerk van andere meetpunten, gevolgd door metingen van CO2 concentraties in ijskernen van Antarctica.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Fossiele brandstoffen ===
'''De toename van CO2 in de atmosfeer is het gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen. Natuurlijke processen hebben daar nauwelijks aan bijgedragen. De Industriële Revolutie is de start van die toename, die vanaf ongeveer 1950 steeds sterker werd.'''

Fossiele brandstoffen en hun uitstoot zijn een universele verspilling van energie. Om precies te zijn: ongeveer 67% van de totale energie van alle gebruikte fossiele brandstoffen gaat verloren in de atmosfeer als kooldioxide, andere oxiden, waterdamp en warmte. Slechts de resterende 33% van de energie wordt daadwerkelijk gebruikt om dingen aan te drijven, te transporteren en te verwarmen.
[[Bestand:Toename broeikasgassen sinds 1850.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Uitstoot van kooldioxide (CO₂) door fossiele brandstoffen en industrie. Veranderingen in landgebruik zijn inbegrepen.''<ref>[https://ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions Greenhouse gas emissions | Our World in Data]</ref>]]

In december 2024 was de concentratie ~425 ppm.<ref>[https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/?intent=121 Carbon Dioxide LATEST MEASUREMENT | NASA]</ref> Sinds het begin van het industriële tijdperk in de 18e eeuw hebben menselijke activiteiten de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer met 50% doen toenemen. Dat betekent dat de hoeveelheid CO₂ nu 150% is van de waarde in 1750. Deze door de mens veroorzaakte stijging is groter dan de natuurlijke stijging aan het einde van de laatste ijstijd, 20.000 jaar geleden, de laatste grote, natuurlijke opwarming.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

==== Sinds de Industriële Revolutie ====
[[Bestand:Annual CO2 emissions.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Jaarlijkse kooldioxide (CO2) uitstoot door gebruik van fossiele brandstoffen en industrie vanaf 1750. Veranderingen in landgebruik zijn niet meegerekend.''<ref> [https://ourworldindata.org/co2-emissions CO₂ emissions | Our World in Data]</ref>]]
De uitstoot was 36,8 miljard ton in 2023, 1,1% meer dan het jaar ervoor. In minder dan 200 jaar heeft de mens de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer verhoogd tot 425 ppm; de pre-industriële waarde was 278 ppm. Dit is de belangrijkste oorzaak van de huidige opwarming van de Aarde.<ref> [https://globalcarbonbudget.org/fossil-co2-emissions-at-record-high-in-2023/ Fossil CO2 emissions at record high in 2023 - Global Carbon Budget]</ref>

De uitstoot van fossiele CO2 daalt in sommige regio's, waaronder Europa en de VS, maar stijgt over het algemeen — en wetenschappers zeggen dat wereldwijde actie om fossiele brandstoffen terug te dringen niet snel genoeg gaat om gevaarlijke klimaatverandering te voorkomen.

Het beste beschikbare bewijs laat zien dat de opwarming waarschijnlijk min of meer zal stoppen zodra de uitstoot van kooldioxide (CO2) nul is, wat betekent dat de mens de macht heeft om de toekomst van het klimaat te kiezen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.<ref> [https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1256273/full Michael Mann: Warming ends when carbon pollution stops | Frontiers]</ref><ref>[https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1327653/full H Damon Matthews : How much additional global warming should we expect from past CO2 emissions? | Frontiers]/</ref>

Dat is in overeenstemming met IPCC scenario RCP2.6 met ambitieus klimaatbeleid. Onzekere factoren die samenhangen met omslagpunten, zoals het dooien van de permafrost, kunnen voor een verdere stijging van 0,2 tot 0,3 °C zorgen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.

Voor een uitleg over het effect van nul-emissie zie het artikel in Carbon Brief: ''Explainer: Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached?''<ref> [https://www.carbonbrief.org/explainer-will-global-warming-stop-as-soon-as-net-zero-emissions-are-reached/ Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached]</ref>

Er zijn aanwijzingen dat de gezamenlijke werking van albedo, koolstof uit ontdooiende permafrost (zowel als CH4 als CO2) en waterdamp in warme lucht er samen voor zorgen dat de temperatuur hoog blijft, zelfs als de CO2-concentratie afneemt. Dat betekent dat de klimaatverandering die al heeft plaatsgevonden moeilijk ongedaan te maken zal zijn zonder grootschalige netto negatieve emissies. <ref>[https://www.nature.com/articles/s41598-020-75481-z Jorgen Randers, Ulrich Goluke: An earth system model shows self-sustained thawing of permafrost even if all man-made GHG emissions stop in 2020 | Nature]</ref>

Om het klimaat te stabiliseren, moet de uitstoot van broeikasgassen stoppen. Daling van het CO2-niveau en daling van de temperatuur vraagt om andere maatregelen. <ref>
[https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007GL032388 H. Damon Matthews, Ken Caldeira: Stabilizing climate requires near-zero emissions | GRL]</ref> Zie daarvoor: Mitigatie.
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== Cementproductie ===
De cementindustrie is de tweede belangrijkste oorzaak van het stijgende kooldioxidegehalte op Aarde. Een ander nadeel is dat beton wordt gebruikt om harde oppervlakken te creëren die verhinderen dat regenwater door de bodem wordt opgenomen. Dat vergroot de kans op bodemerosie, watervervuiling en overstromingen.<ref> [https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_impact_of_concrete Environmental impact of concrete | Wikipedia]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/s41467-023-43660-x Projecting future carbon emissions from cement production in developing countries | Nature]</ref>

Bij de productie van cement komt kooldioxide vrij. Dit komt doordat calciumcarbonaat (CaCO3) wordt afgebroken wanneer het wordt verhit, waarbij kooldioxide (CO2) en ongebluste kalk (CaO) worden gevormd. Er wordt ook veel energie gebruikt, vooral uit de verbranding van fossiele brandstoffen. De cementproductie is goed voor ongeveer 1,6 miljard ton kooldioxide per jaar — ongeveer 8% van de wereldwijde CO2-uitstoot.<ref>[https://ourworldindata.org/grapher/annual-co2-cement Annual CO₂ emissions from cement | Our World in Data]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Waterdamp ===
Sommige mensen — met name klimaatsceptici — denken dat waterdamp de belangrijkste oorzaak is van de huidige opwarming van de Aarde, maar dat is een omdraaiing van oorzaak en gevolg. Waterdamp neemt toe naarmate de Aarde warmer wordt, maar dit betekent niet dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming. Waterdamp versterkt de opwarming door andere broeikasgassen.<ref>[https://science.nasa.gov/earth/climate-change/steamy-relationships-how-atmospheric-water-vapor-amplifies-earths-greenhouse-effect/ Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Amplifies Earth’s Greenhouse Effect | NASA]</ref>
[[Bestand:Waterdamp broeikasgas.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Het mechanisme van de positieve terugkoppeling van waterdamp in de atmosfeer. Bron: NASA and NOAA Historic NWS Collection.'']]
Wanneer broeikasgassen zoals kooldioxide en in de atmosfeer methaan toenemen, stijgt de temperatuur op Aarde. Hierdoor neemt de verdamping boven water- en landoppervlakken toe. Warmere lucht kan meer vocht vasthouden (7% meer voor elke graad opwarming), dus komt er meer waterdamp in de lucht. De reden is dat waterdamp niet zo gemakkelijk condenseert en als neerslag uit de atmosfeer valt als bij lagere temperaturen. De waterdamp absorbeert net als kooldioxide en methaan de warmte die vanaf de Aarde wordt uitgestraald, waardoor de atmosfeer verder opwarmt en er nog meer waterdamp ontstaat.

Dit is een positieve terugkoppeling die het broeikaseffect versterkt. Geschat wordt dat dit effect meer dan het dubbele is van de opwarming die zou plaatsvinden door de toename van kooldioxide alleen.

De verklaring hiervoor is dat broeikasgassen in de droge lucht in de atmosfeer — kooldioxide, methaan, lachgas, ozon en chloorfluorkoolwaterstoffen — '''niet-condenseerbare''' gassen zijn. Niet-condenseerbare gassen kunnen (onder natuurlijke, aardse omstandigheden) niet vloeibaar worden, zelfs bij de zeer koude temperaturen aan de bovenkant van de troposfeer, op de grens van de stratosfeer. Terwijl de atmosferische temperaturen veranderen, blijft de concentratie van niet-condenseerbare gassen stabiel, tenzij menselijke activiteiten hun concentratie verhogen.

Waterdamp daarentegen is een '''condenseerbaar''' broeikasgas — het kan van een gas in een vloeistof veranderen. De concentratie is afhankelijk van de temperatuur van de atmosfeer. Hierdoor is waterdamp het enige broeikasgas waarvan de concentratie toeneemt ''door de'' opwarming van de atmosfeer, waardoor de atmosfeer nog meer opwarmt. Als andere terugkoppelingen worden meegerekend, is de totale opwarming door een potentiële verandering van 1°C veroorzaakt door CO2 in werkelijkheid wel 3°C.

Als niet-condenseerbare broeikasgassen niet zouden toenemen, zou de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer onveranderd zijn ten opzichte van het niveau van voor de Industriële Revolutie.

Een uitvoerige bespreking van de klimaatmythe dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming en niet kooldioxide en andere door de mens uitgestoten broeikasgassen, vind je op de site van Skeptical Science.<ref>[https://skepticalscience.com/water-vapor-greenhouse-gas.htm Explaining how the water vapor greenhouse effect works | Skeptical Sc8ence]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Methaan ===
Methaan, CH4, draagt aanzienlijk bij aan de opwarming van de Aarde en is verantwoordelijk voor ongeveer 30% van de klimaatverandering sinds het pre-industriële tijdperk. Over een periode van 100 jaar is het 28 keer effectiever dan kooldioxide in het vasthouden van warmte en 84 keer effectiever over een periode van 20 jaar. <ref>[https://www.usgs.gov/news/featured-story/climate-warming-likely-cause-large-increases-wetland-methane-emissions Climate Warming is Likely to Cause Large Increases in Wetland Methane Emissions | USGS]</ref><ref> [https://energy.ec.europa.eu/topics/carbon-management-and-fossil-fuels/methane-emissions_en Methane Emissions | European Commission]</ref>

Methaanemissies zijn voornamelijk het gevolg van menselijke activiteiten, onder andere kolenmijnen, aardgaslekken, afvalwaterzuiveringsinstallaties, scheten en oprispingen van herkauwers zoals koeien, schapen en geiten, rottend organisch afval op stortplaatsen, en termietenheuvels. (Zelfs lactose-intolerante familieleden dragen in minieme hoeveelheden bij aan deze uitstoot!) <ref>[https://climate.mit.edu/ask-mit/how-much-does-natural-gas-contribute-climate-change-through-co2-emissions-when-fuel-burned How much does natural gas contribute to climate change through CO2 emissions when the fuel is burned, and how much through methane leaks? | MIT Climate Portal]</ref>

Methaan wordt in de atmosfeer snel omgezet in kooldioxide en draagt op die manier bij aan het broeikaseffect.<ref>[https://theconversation.com/i-was-an-exxon-funded-climate-scientist-49855 I was an Exxon-funded climate scientist | The Conversation]</ref>

Andere bronnen van methaanuitstoot zijn uitdrogende veenmoerassen en ontdooiende permafrost (= permanent bevroren bodem).<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Basislijn ‘Parijs’ ===

De Overeenkomst van Parijs definieert “pre-industriële” niveaus niet expliciet, wat leidt tot verschillende interpretaties. Over het algemeen wordt de periode 1850-1900 gebruikt als basislijn, die het begin van de uitstoot van broeikasgassen door de industriële revolutie weergeeft. Sommige onderzoekers beweren echter dat een eerdere periode, zoals 1720-1800, een nauwkeurigere basislijn kan zijn vanwege lagere concentraties broeikasgassen en natuurlijke klimaatvariabiliteit in die tijd. Het IPCC heeft in zijn rapporten ook verwezen naar 1750 als pre-industriële marker.<ref> https://www.climate-lab-book.ac.uk/2017/defining-pre-industrial/ </ref><blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': Correlatie CO2 — temperatuur ===
[[Bestand:Surface temperature CO2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Gemiddelde oppervlaktetemperatuur en concentratie van kooldioxide (CO2) in de atmosfeer 1850-2023). Bron: NOAA.'']]
Gedurende de geschiedenis van de Aarde hebben natuurlijke oorzaken, zoals astronomische variaties (variaties in de stand van de aardas en de baan van de Aarde om de zon) en vulkanisme, geleid tot schommelingen in de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer. Deze waren de drijvende kracht achter natuurlijke klimaatveranderingen, zoals ijstijden en warmere periodes.
[[Bestand:CO2 Antarctic temperature.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Correlatie van kooldioxideconcentratie en temperatuur. Gegevens van ijskernen in Antarctica. Bron: NASA. Grafieken door Robert Simmon van data uit Lüthi et al., 2008, en Jouzel et al., 2007.''<ref>[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle/page4.php Changes in the Carbon Cycle | NASA]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature06949 High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present | Nature]</ref><ref>[https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.1141038 Orbital and Millennial Antarctic Climate Variability over the Past 800,000 Years | Science]</ref>]]
De hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer is de afgelopen 800.000 jaar nauw gecorreleerd met de temperatuur. Oorspronkelijk werden temperatuurveranderingen veroorzaakt door astronomische variaties, maar verhoogde temperaturen leidden tot het vrijkomen van CO₂ in de atmosfeer, wat de opwarming verder versnelde. Gegevens uit ijskernen op Antarctica bevestigen deze lange-termijn correlatie, tot ongeveer 1900.<ref>[https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/ A Graphical History of Atmospheric CO2 Levels Over Time | Earth.Org]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature10915 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation | Nature]</ref>

Wanneer we nog verder teruggaan in de tijd, zien we dezelfde correlatie tussen CO₂-concentratie in de atmosfeer en de oppervlaktetemperatuur op Aarde. Wanneer CO2 laag is, is de Aarde koud, wanneer die hoog is, is de Aarde warm of zelfs heet, met temperaturen variërend van 11 tot 36 °C. CO₂ is de belangrijkste aandrijving van het klimaat. Dat blijkt uit een analyse die geologische gegevens tot 485 miljoen jaar geleden combineert met modelonderzoek. De studie laat verder zien dat de temperatuur over de afgelopen 2 miljoen jaar gemiddeld 15 °C was, met schommelingen niet groter dan 5 °C.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>

Het team verzamelde meer dan 150.000 schattingen van de temperatuur in de oudheid, berekend op basis van vijf verschillende chemische indicatoren voor temperatuur die bewaard zijn in fossiele schelpen en andere soorten organisch materiaal. Hun collega's van de Universiteit van Bristol maakten meer dan 850 modelsimulaties van hoe het klimaat op aarde er in verschillende perioden in het verre verleden uit zou kunnen hebben gezien op basis van de positie van de continenten en de samenstelling van de atmosfeer. De onderzoekers combineerden vervolgens deze twee groepen gegevens om de meest nauwkeurige curve te maken van hoe de temperatuur op aarde de afgelopen 485 miljoen jaar heeft gevarieerd.
Het huidige klimaat is veel koeler en met matiger temperatuurvariaties dan in het grootste deel van daaraan voorafgaande tijd. Echter, de huidige opwarming gaat in een tempo dat vele malen sneller is dan ooit in de lange aardgeschiedenis. Eerdere episoden van snelle opwarming gingen vaak gepaard met massale uitsterving.
<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Gevoeligheid ===
Uit nieuw onderzoek blijkt dat de temperatuur van de atmosfeer mogelijk gevoeliger is voor de CO₂-concentratie dan eerder werd aangenomen. Een verdubbeling van de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer zou volgens deze studie kunnen leiden tot een temperatuurstijging van 7 tot wel 14 graden Celsius.<ref> [https://www.nioz.nl/en/news/co2-puts-heavier-stamp-on-temperature-than-thought CO2 puts heavier stamp on temperature than thought | NIOZ]</ref>

Deze bevindingen komen uit de analyse van bodemmateriaal uit de Stille Oceaan, nabij de kust van Californië, uitgevoerd door onderzoekers van NIOZ en de universiteiten van Utrecht en Bristol.<ref> [https://www.nature.com/articles/s41467-024-47676-9 Continuous sterane and phytane δ13C record reveals a substantial pCO2 decline since the mid-Miocene | Nature]</ref>

"De geconstateerde temperatuurstijging is aanzienlijk groter dan de 2,3 tot 4,5 graden waar het VN-klimaatpanel, het IPCC, tot nu toe rekening mee hield," aldus Caitlyn Witkowski, de hoofdauteur van het artikel. De door deze onderzoekers gevonden waarde van de klimaatgevoeligheid komt overeen met de 8 °C bij een verdubbeling van CO2 die ander onderzoek opleverde.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Levensduur van CO2 in de atmosfeer ===
Klimaatsceptici voeren vaak aan dat CO2 niet kan bijdragen aan de opwarming, omdat het maar kort in de atmosfeer blijft. Dat argument wordt weerlegd op de site skepticalscience.com.

De redenering van klimaatsceptici gaat als volgt:

# Voorspellingen voor het Global Warming Potential (GWP) door het IPCC gaan over het opwarmende effect van CO2 op verschillende tijdschalen; 20, 100 en 500 jaar.
# Maar CO2 heeft slechts een levensduur van 5 jaar in de atmosfeer.
# Daarom kan CO2 niet de opwarming op lange termijn veroorzaken die het IPCC voorspelt.

Deze bewering is onjuist. (A) is waar. (B) is ook waar. Maar B is irrelevant en misleidend, dus daaruit volgt niet dat C daarom waar is. Dit is de bekende drogredenering ''non sequitur''.

De bewering hangt af van wat levensduur betekent. Om dit te begrijpen, moeten we eerst begrijpen wat een boxmodel is. In een milieu context worden systemen vaak beschreven door vereenvoudigde box modellen. Een eenvoudig voorbeeld (uit de schooltijd) van de watercyclus heeft slechts 3 boxen: wolken, rivieren en de oceaan.

In de woordenlijst van het 4e IPCC-Assessment Report heeft “levensduur” verschillende betekenissen. De meest relevante is:<blockquote>Omlooptijd (T) (ook wel globale atmosferische levensduur genoemd) is de verhouding tussen de massa M van een reservoir (bijvoorbeeld een gasvormige verbinding in de atmosfeer) en de totale verwijderingssnelheid S uit het reservoir: T = M / S. Voor elk verwijderingsproces kunnen afzonderlijke omlooptijden worden gedefinieerd. In de bodemkoolstof biologie wordt dit de gemiddelde verblijftijd genoemd.</blockquote>Met andere woorden, de verblijftijd is de gemiddelde tijd die een individueel deeltje doorbrengt in een bepaalde box. Het wordt berekend als de grootte van de box (reservoir) gedeeld door de totale stroomsnelheid in (of uit) een box.

[[Bestand:Levensduur CO2 atmosfeer.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Dit diagram van de koolstofcyclus toont de opslag en jaarlijkse uitwisseling van koolstof tussen de atmosfeer, de hydrosfeer en de geosfeer in gigaton - of miljarden tonnen - koolstof (GtC). Het verbranden van fossiele brandstoffen door mensen voegt ongeveer 5,5 GtC koolstof per jaar toe aan de atmosfeer.'']]In het bovenstaande diagram van de koolstofcyclus zijn er twee reeksen getallen. De zwarte getallen geven de grootte van de box aan, in gigaton koolstof (GtC). De paarse getallen zijn de fluxen (of stroomsnelheid) van en naar een box in gigaton koolstof per jaar (Gt/j).

Even snel tellen leert dat er elk jaar ongeveer 200 Gt C de atmosfeer verlaat en binnenkomt. Bij een eerste benadering kunnen we, gezien de grootte van het reservoir van 750 Gt, uitrekenen dat de verblijftijd van een gegeven molecuul CO2 750 Gt C / 200 Gt C . y-1 = ongeveer 3-4 jaar. Zorgvuldig tellen van de bronnen (aanvoer) en putten (afvoer) laat echter zien dat er een netto onbalans is; koolstof in de atmosfeer neemt toe met ongeveer 3,3 Gt per jaar.

Het is waar dat een individuele CO2-molecuul een korte verblijftijd heeft in de atmosfeer. Maar wanneer een CO2-molecuul de atmosfeer verlaat, ruilt het in de meeste gevallen gewoon van plaats met een molecuul in de oceaan. Het opwarmingsvermogen van CO2 heeft dus weinig te maken met de verblijftijd van individuele CO2 moleculen in de atmosfeer.

Wat echt bepalend is voor het opwarmingsvermogen is hoe lang de extra CO2 in de atmosfeer blijft. CO2 is in wezen chemisch inert in de atmosfeer en wordt alleen verwijderd door biologische opname en door het oplossen in de oceaan. Biologische opname (met uitzondering van de vorming van fossiele brandstoffen) is koolstofneutraal: Elke boom die groeit zal uiteindelijk sterven en ontbinden, waarbij CO2 vrijkomt. (Ja, er is misschien wat winst te behalen door herbebossing, maar die is waarschijnlijk klein vergeleken met de uitstoot van fossiele brandstoffen).

Het oplossen van CO2 in de oceanen gaat snel, maar het probleem is dat de bovenkant van de oceaan “vol raakt” en de bottleneck is dus de overdracht van koolstof van het oppervlaktewater naar de diepe oceaan. Deze overdracht wordt grotendeels bepaald door de lange omlooptijd van de oceaan van 500-1000 jaar. Daarom is een tijdschaal voor het CO2 opwarmingspotentieel tot 500 jaar heel redelijk.<blockquote>'''Bronnen''':

[https://skepticalscience.com/co2-residence-time.htm CO2 emissions change our atmosphere for centuries]

[https://archive.ipcc.ch/pdf/glossary/ar4-wg1.pdf IPCC AR4 Annex I Glossary]

[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle The Carbon Cycle]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Methaan, krachtig broeikasgas ===
[[Bestand:Global methane budget 2010-2019.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Bron: Global Carbon Project''<ref>[https://www.globalcarbonproject.org/methanebudget/index.htm Global Methane Budget | The Global Carbon Project]</ref>]]
Bij het vergelijken van de effecten van methaan (CH4) en kooldioxide (CO2) zijn twee dingen belangrijk. Ten eerste is methaan een veel krachtiger broeikasgas dan kooldioxide. Ten tweede is de verblijftijd in de atmosfeer veel korter voor methaan dan voor kooldioxide, omdat methaan vrij snel wordt omgezet naar kooldioxide. Als gevolg daarvan neemt de bijdrage van methaanemissies in het verleden aan de opwarming van de aarde in de loop van de tijd af, simpelweg omdat deze emissies geleidelijk door natuurlijke processen uit de atmosfeer worden verwijderd.

Over een periode van 100 jaar kan dezelfde hoeveelheid methaan als kooldioxide de Aarde ongeveer 30 keer meer opwarmen. Over een periode van alleen de eerste twintig jaar na uitstoot is het aardopwarmingsvermogen van methaan meer dan 80 keer zo groot als dat van een gelijke hoeveelheid kooldioxide. Hoe langer de toekomstige tijdschaal, hoe lager de impact van methaan dat al in de atmosfeer is vrijgekomen. De andere kant van het verhaal is dat als je de opwarming van de aarde snel wilt afremmen, een vermindering van de methaanuitstoot heel effectief is.

Meer informatie over het methaanbudget, en het verminderen van de effecten van de toenemende methaanuitstoot is te vinden op de site Global Methane Budget 2000–2020 en een artikel in Environmental Research Letters.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-115/ Global Methane Budget 2000–2020 Global Methane Budget 2000–2020 | Earth System Science Data]</ref><ref> [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ad6463 Human activities now fuel two-thirds of global methane emissions | Environmental Research Letters]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': lachgas ===
Lachgas (N2O) is een krachtig broeikasgas, en de uitstoot ervan neemt al decennia toe, voornamelijk door mestproductie en het gebruik van kunstmest. Wanneer we spreken over de stikstofcrisis, gaat het vaak over stikstofverbindingen die de bodem en het oppervlaktewater, zoals sloten, rivieren, meren en oceanen, vervuilen. Deze stikstof komt uit dierlijke mest, kunstmest of wordt uitgestoten door auto's, fabrieken en de verbranding van biomassa, en schaadt de biodiversiteit.

Het stikstofprobleem is echter breder dan dat. Bacteriën en chemische processen in de bodem en het water zetten een deel van deze stikstofverbindingen om in lachgas, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron''': [https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ RealClimate: How do we know that recent CO2 increases are...]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Welke broeikasgassen dragen hoeveel bij? ===
[[Bestand:Physical drivers of climate change.png|gecentreerd|miniatuur]]
Deze grafiek toont de belangrijkste broeikasgassen: kooldioxide (CO₂), methaan (CH4) en waterdamp (H2O), en hun bijdrage aan de opwarming van de atmosfeer, gemeten in graden Celsius. Zonder deze gassen zou de aarde een onleefbare, ijskoude planeet zijn.

Er zijn natuurlijke bronnen van kooldioxide in de atmosfeer, zoals de uitstoot van gassen uit de oceaan, ontbindende vegetatie en andere biomassa, vulkaanuitbarstingen, natuurlijk voorkomende bosbranden en zelfs oprispingen van herkauwende dieren. Deze natuurlijke bronnen van kooldioxide worden gecompenseerd door ‘sinks’, zoals fotosynthese door planten op het land en in de oceaan, directe absorptie in de oceaan en de vorming van bodems en veen.

Zwaveldioxide, stikstofoxiden en aerosolen stimuleren de wolkenvorming, wat een afkoelend effect op de atmosfeer heeft. Het nettoresultaat van broeikasgasuitstoot en wolkenvorming is echter een opwarming van de atmosfeer.<blockquote>'''Bron''': [https://science2017.globalchange.gov/chapter/2/ Climate Science Special Report: Physical Drivers of Climate Change]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Vulkanen ===
Vulkanen zijn een andere bron van CO2. Vulkanen kunnen van invloed zijn op klimaatverandering. Bij een grote explosieve uitbarsting worden veel vulkanisch gas, aerosoldruppels en as de stratosfeer in gestuurd. De meeste as die terug op aarde valt, wordt binnen enkele dagen of weken afgevoerd en heeft dus niet veel effect op klimaatverandering. Gassen zoals zwaveldioxide die vrijkomen door vulkanen kunnen echter wereldwijde afkoeling veroorzaken, terwijl vulkanische koolstofdioxide, dat een broeikasgas is, de opwarming van de aarde kan bevorderen.

In het geologische verleden hebben ze, naast andere factoren, bijgedragen aan klimaatverandering. De hoeveelheid CO2 die individuele vulkanen uitstoten, valt echter in het niet bij wat er nu de atmosfeer in gaat. Alle vulkanen die in deze tijd op de planeet actief zijn, stoten minder dan één procent van de kooldioxide uit die menselijke activiteiten veroorzaken. (Zie ook de grafiek in Verdieping: Verder terug in de tijd.)

Een uitzondering hierop vormen grote, zg. ‘flood basalt events’. Dat zijn langdurige perioden van uitvloeien van lava over enorme gebieden waarbij ook kooldioxide in grote hoeveelheden vrijkomt. Die gebeurtenissen hebben in het verleden invloed gehad op het klimaat en het uitsterven van soorten. Het belangrijkste effect lijkt te zijn het vertragen van het herstel na een broeikas opwarming. De laatste van deze gebeurtenissen vond tientallen miljoenen jaren geleden plaats. Op dit moment is daarvan geen sprake.<ref>[https://www.nature.com/articles/s41561-024-01574-3 Cryptic degassing and protracted greenhouse climates after flood basalt events | Nature Geoscience]</ref>

Dat weerlegt dan ook de claim van sommige klimaatsceptici dat de uitstoot door fossiele brandstoffen lager is dan die door vulkanen.<ref>[https://skepticalscience.com/volcanoes-and-global-warming.htm Do volcanoes emit more CO2 than humans? | Skeptical Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofputten (‘carbon sinks’) ===
De verklarende woordenlijst van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) definieert koolstofputten (carbon sink) als “Een reservoir (natuurlijk of menselijk, in bodem, oceaan en planten) waar een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas wordt opgeslagen. Merk op dat UNFCCC artikel 1.8 naar een put verwijst als elk proces, activiteit of mechanisme dat een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert." (IPCC, n.d.).

Een '''koolstofput''' is een natuurlijk of kunstmatig koolstofvastlegging (''sequestration'') proces dat een broeikasgas, een aërosol of een precursor van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert. Deze putten vormen een belangrijk onderdeel van de natuurlijke koolstofcyclus. Een overkoepelende term is '''koolstofreservoir''', dat zijn alle plaatsen waar koolstof op Aarde kan zijn, dus de atmosfeer, oceanen, bodem, flora, reservoirs van fossiele brandstoffen enzovoort. Een koolstofput is een soort koolstofreservoir dat het vermogen heeft om meer koolstof uit de atmosfeer op te nemen dan er vrijkomt.
[[Bestand:Koolstofputten.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Werking van koolstofputten (carbon sinks).''<ref name=":0">[https://xcaliburmp.com/solution/smart-natural-carbon-sink/ Natural Carbon Sink - Xcalibur Smart Mapping]</ref>]]De oceanen zijn verreweg de grootste koolstofput. Phytoplankton (plantaardig plankton) verwerkt door fotosynthese een deel van de kooldioxide uit de atmosfeer de rest wordt opgenomen in het oceaanwater en zorgt daar voor een toename van de zuurgraad. Zie Oceaanverzuring.[[Bestand:Carbon Storage in Earths Ecosystems.jpg|gecentreerd|miniatuur|799x799px|''Koolstofbronnen en -putten op land.''<ref name=":0" />]]Bossen spelen een belangrijke rol bij de regulering van het klimaat. Ze absorberen koolstof, in de vorm van kooldioxide, uit de atmosfeer en slaan die op. Koolstof wordt op drie manieren opgeslagen. In levende biomassa zoals bladeren, takken, boomstammen en wortels. In dode biomassa, houtresten en bladstrooisel. In de bodem. Een groot deel van de koolstof lekt weer terug naar de atmosfeer, als gevolg van ontbossing, bosbranden en andere verstoring.

Wetlands, veenmoerassen, getijdegebieden en mangrovebossen, vormen de grootste koolstofput op land. Ook daar zien we een sterke achteruitgang van het vermogen om als koolstofput te functioneren.<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofcyclus ===
[[Bestand:Annual Carbon Emissions and their Partitioning.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Ontwikkeling van de jaarlijkse koolstofuitstoot en -reservoirs vanaf 1850. Gecombineerde componenten van het mondiale koolstofbudget als functie van de tijd, voor fossiele CO2-emissies. In het eerste diagram (a) staan jaarlijkse schattingen van elke flux (in Gt C jr-1) en in het tweede diagram (b) de cumulatieve flux (de som van alle voorgaande jaarlijkse fluxen, in Gt C) sinds het jaar 1850. Koolstofputten tellen niet precies op tot de som van de emissies, wat resulteert in een budgettaire onbalans (BIM) die wordt weergegeven door het verschil tussen de onderste rode lijn (die de totale emissies weerspiegelt) en de som van de koolstoffluxen in de oceaan, op het land en in de atmosfeer.'']]
De grafiek laat zien dat het grootste deel van de CO₂-uitstoot wordt opgenomen door natuurlijke CO₂-reservoirs (‘sinks’), zoals plantengroei en de bodem (Land sink) en oceanen (Ocean sink). Deze kunnen echter ook broeikasgassen vrijgeven wanneer de aarde door niet-natuurlijke oorzaken opwarmt, wat het broeikaseffect versterkt. Vanaf ongeveer 1950 is de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer versneld toegenomen (Atmospheric growth). De ‘sinks’ hebben onvoldoende capaciteit om de uitstoot van broeikasgassen op te nemen.
[[Bestand:Global_carbon_cycle.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Schematische weergave van de totale verstoring van de mondiale koolstofcyclus door antropogene activiteiten, wereldwijd gemiddeld voor het decennium 2013-2022. De antropogene verstoring vindt plaats boven op een actieve koolstofcyclus, met fluxen en voorraden op de achtergrond.''<ref>[https://essd.copernicus.org/articles/15/5301/2023/ Global Carbon Budget 2023 | Earth System Science Data]]</ref>]]

Deze inventarisatie in 2023 van de koolstofcyclus (die vanaf 2011 jaarlijks wordt geüpdatet) geeft aan dat de wereldwijde fossiele CO2-uitstoot (inclusief de opname door cement) verder zal toenemen tot 1,4% boven het niveau van vóór de pandemie van 2019. De auteurs berekenen het resterende koolstofbudget voor een 50% waarschijnlijkheid om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5, 1,7 en 2 °C. Die is gereduceerd tot respectievelijk 75 Gt C (275 Gt CO2), 175 Gt C (625 Gt CO2) en 315 Gt C (1150 Gt CO2) vanaf begin 2024. Uitgaande van de emissieniveaus van 2023 komt dat overeen met ongeveer 7, 15 en 28 jaar.
[[Bestand:Componenten mondiale koolstofbudget.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De 2013-2022 tienjaarsgemiddelde componenten van het mondiale koolstofbudget, gepresenteerd voor '''(a)''' fossiele CO2-emissies (EFOS), '''(b)''' emissies door veranderingen in landgebruik (ELUC), '''(c)''' de CO2-sink in de oceaan (SOCEAN), en '''(d)'''de CO2-sink op het land (SLAND). Positieve waarden voor EFOS en ELUC staan voor een flux naar de atmosfeer, terwijl positieve waarden voor SOCEAN en SLAND staan voor een flux van de atmosfeer naar de oceaan of het land (koolstofput). In alle panelen staan de gele en rode kleuren voor een bron (flux van het land of de oceaan naar de atmosfeer) en de groene en blauwe kleuren voor een sink (flux van de atmosfeer naar het land of de oceaan). Alle eenheden zijn in kilogram koolstof per vierkante meter per jaar (kg C m-2 jr-1).'']]
In de historische periode 1850-2022 was 31 % van de historische emissies afkomstig van veranderingen in landgebruik en 69 % van fossiele emissies. De emissies van fossiele brandstoffen zijn sinds 1960 echter aanzienlijk toegenomen, terwijl veranderingen in landgebruik dat niet hebben gedaan, en daarom was de bijdrage van veranderingen in landgebruik aan de totale antropogene emissies in recente perioden kleiner (18% in de periode 1960-2022 en tot 12% in de periode 2013-2022).

Stijging van de zeewatertemperatuur kan ertoe leiden dat de oceanen minder CO2 kunnen opnemen. Op het land veroorzaken droogte en natuurbranden een afname van de CO2 opname capaciteit van de bodem. Beide hebben een toename van CO2 in de atmosfeer tot gevolg.<ref>[https://academic.oup.com/nsr/article/11/12/nwae367/7831648 Low latency carbon budget analysis reveals a large decline of the land carbon sink in 2023 | National Science Review]</ref>

Een groot internationaal team publiceert jaarlijks een update van de wereldwijde koolstofbalans. De meest recente is die voor 2024.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-519/ Global Carbon Budget 2024 | Earth System Science Data]</ref>
‎<blockquote>'''Bronnen:'''
‎<references /> </blockquote>

Wat is klimaatverandering?

2025-01-31T09:30:11Z

NoraW: /* Verdieping: Geologische geschiedenis */

Wat is klimaatverandering?

2025-01-31T09:24:35Z

NoraW:

== Samenvatting ==
'''Het klimaat is één van de [http://www.klimaatwiki.org/index.php/Extreme_urgentie#De_grenzen_van_onze_planeet negen planetary boundaries] die sinds ongeveer 1990 voorbij de veilige limiet is. De gevolgen van het overschrijden van die grens zijn maar ten dele terug te draaien en dan ook nog pas op de lange termijn.'''

'''Dit hoofdstuk bespreekt de verschillen tussen weer en klimaat, het natuurlijke broeikaseffect, broeikasgassen, het door de mens veroorzaakte versterkte broeikaseffect, en de invloedrijke weersverschijnselen El Niño en El Niña.'''

'''Deze grafiek, gepubliceerd door het KNMI, vat het verhaal van deze wiki samen. Hij laat zien hoe de gemiddelde temperatuur op Aarde sinds de Industriële Revolutie is gestegen parallel met de stijging van de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer. In verschillende hoofdstukken wordt uitgelegd wat daarvan de oorzaken en gevolgen zijn en wat eraan kan worden gedaan om de schade te beperken.'''
[[Bestand:Klimaatgrafiek KNMI.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|Temperatuur en CO2-concentratie sinds het begin van de jaartelling. Bron: KNMI.]]

== Weer en klimaat ==
'''Weersverandering en klimaatverandering worden nogal eens met elkaar verward: ''“Hoezo opwarming van de Aarde? Kijk naar buiten. Het sneeuwt en het is heel koud.”'' Vaak is zo’n opmerking een bewuste keuze om een zinvol gesprek te frustreren. Hoe het ook zij, het is goed om het verschil tussen weer en klimaat scherp te hebben.'''

Op de site https://earth.nullschool.net/ vind je animaties van de actuele weersituatie: temperatuur, luchtdruk, wind, zeestromingen, chemie en nog veel meer.

<youtube>obsw9qiBnjo</youtube>

==== Weer ====
Weer is wat je buiten voelt op een specifieke dag: warm, koud, regen, zon, wind, enzovoort. Het verandert snel, soms zelfs binnen een uur. Het weer — temperatuur, neerslag, wind — is op elke plaats en op elk moment anders.

Tegelijkertijd is het weer ook in zekere mate voorspelbaar: de dagen in de wintermaanden zijn kouder, grauwer en donkerder, dan in de zomer. In gebieden ver van zeeën en oceanen zijn deze verschillen groter dan in Nederland, dicht bij de zee. Nederland heeft een zeeklimaat, Rusland een landklimaat.

==== Klimaat ====
Klimaat gaat over het ''gemiddelde'' weer in een ''gebied'' over een ''lange periode'', meestal wordt daarvoor 30 jaar gekozen of meer. Klimaat geeft een idee van wat voor soort weer je meestal kunt verwachten in een seizoen of jaar.

== Klimaatverandering ==
Klimaatverandering is dus de verandering van de gemiddelde weersomstandigheden over een langere periode in een bepaalde regio. Klimaat zegt daarmee ook iets over de kans dat een bepaald weertype op een bepaalde plaats en op een bepaalde tijd voorkomt.

Je kunt dus nooit zeggen dat extreme regenbuien (het weer op moment X op plaats Y) het gevolg zijn van klimaatverandering, tenminste niet op dezelfde manier als zeggen dat het glas dat op de grond valt het gevolg is van je hand die het van de tafel duwt. Immers het klimaat is de samenvatting van vele jaren weersverschijnselen. Je kunt wel zeggen dat het vaker optreden van extreme regenbuien het gevolg is van de uitstoot van CO2. (Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Attributie|Attributie]].)

Als we het over klimaatverandering hebben, bedoelen we vaak de opwarming van de Aarde als gevolg van menselijk handelen, de antropogene klimaatverandering (er bestaat dus ook klimaatverandering die niet door de mens wordt veroorzaakt; zie [natuurlijke variatie]). Opwarming is echter maar één onderdeel van klimaatverandering. Omdat de planeet Aarde één groot samenhangend geheel vormt, heeft opwarming ook gevolgen voor neerslagpatronen, weersextremen, smeltende gletsjers, zeespiegelstijging, veranderingen in verdamping door vegetatie, etc.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref>

Het klimaat op Aarde is over lange tijd — in de orde van honderdduizenden tot miljoenen jaren — redelijk stabiel geweest, slechts enkele graden onder en boven de gemiddelde temperatuur in die periode. De huidige opwarming is groter en veel sneller dan ooit in de afgelopen 2 miljoen jaar. En dat is de kern van het probleem.

=== Tempo en locaties moeilijk voorspelbaar ===
Hoewel klimaatverandering moeilijk te voorspellen is, kunnen we, op grond van algemeen bekende natuurkundige principes, betrouwbare uitspraken doen over de oorzaken en gevolgen. De onzekerheid zit hem vooral in (1) de invloed van en de snelheid van de verandering van verschillende elementen, zoals temperatuur, neerslag, wind, bewolking en oceaanstromingen, en (2) de locaties waar deze veranderingen merkbaar zijn. Binnen duidelijk aangegeven onzekerheidsmarges wijzen alle trends in dezelfde richting: door de mens veroorzaakte, versnelde opwarming van de Aarde.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

== Jaarlijkse en lange-termijn variatie ==
Deze grafiek uit het rapport Global Climate Highlights van Copernicus laat de jaarlijkse temperatuurvariatie zien ten opzichte van het langjarig gemiddelde. Daaruit blijkt dat, ondanks de schommelingen van de temperatuur het klimaat een duidelijke opwarmingstrend vertoont.<ref> [https://climate.copernicus.eu/global-climate-highlights-2024 Global Climate Highlights 2024 | Copernicus]</ref>
[[Bestand:Temperatuurstijging.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Verschil in wereldgemiddelde temperatuur (°C) ten opzichte van 1850-1900, gebaseerd op de gemiddelden van maandwaarden uit maximaal zes datasets:'' ''Berkeley Earth, HadCRUT5 en NOAAGlobalTemp (vanaf 1850), GISTEMP (vanaf 1880), ERA5 (vanaf 1940) en JRA-3Q (vanaf september 1947).'' ''De datasets zijn genormaliseerd zodat ze dezelfde gemiddelden hebben voor 1991-2020 en een gemiddelde dataset-offset van 0,88°C is gebruikt om de gemiddelden van 1991-2020 en 1850-1900 aan elkaar te relateren.'' ''De zwarte curve toont een schatting van de klimatologische variatie van de temperatuur op lange termijn.'' ''De rode en blauwe balken tonen de afwijkingen van de jaargemiddelde temperaturen van deze schatting.'' ''Credit: C3S/ECMWF.'']]<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== El Niño en La Niña ===
El Niño is een natuurverschijnsel in de Stille Oceaan waarbij langs de evenaar in de oostelijke Stille Oceaan het normaal koele zeewater in sommige jaren sterk opwarmt. Deze opwarming beïnvloedt het weer wereldwijd, vooral in Noord- en Zuid-Amerika, en soms zelfs in Europa.<ref> [https://celebrating200years.noaa.gov/magazine/enso/el_nino.html The 1997-98 El Niño | NOAA]</ref>

Het tegenovergestelde effect, La Niña, treedt op wanneer het zeewater bij de evenaar ongewoon koud is. Beide verschijnselen zijn onderdeel van het El Niño Southern Oscillation (ENSO)-effect, een onregelmatige cyclus van 2 tot 7 jaar die variaties in wind- en zee-oppervlaktetemperaturen over de tropische oostelijke Stille Oceaan veroorzaakt.
[[Bestand:ENSO.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Tijdens El Niño stijgt de oppervlaktewatertemperatuur van de tropische Stille Oceaan met ongeveer 5 °C. Tijdens La Niña daalt de temperatuur van het oceaanwater met ongeveer dezelfde hoeveelheid. Beide toestanden zijn extreme stadia van één fenomeen. Bron: AHA Centre.''<ref> [https://thecolumn.ahacentre.org/insight/vol-66-getting-to-know-el-nino-la-nina/ Getting to know: El Niño and La Niña | AHA Centre]</ref>]]
Het ENSO-effect zorgt voor temperatuurschommelingen die bovenop de wereldwijde temperatuurstijging komen die het gevolg is van de uitstoot van broeikasgassen. 2023 was een El Niño-jaar. In zulke jaren komen er meer en krachtigere tropische orkanen voor, met zware regenval in sommige regio's en extreme droogte in andere. Wat we tijdens El Niño zien, kunnen we beschouwen als een voorbode van wat ons bij verdere opwarming te wachten staat.<ref> [https://www.climate.gov/news-features/featured-images/global-impacts-el-ni%C3%B1o-and-la-ni%C3%B1a Global impacts of El Niño and La Niña | NOAA]</ref>
[[Bestand:SST Anomalies.gif|miniatuur|''De El Niño-gebeurtenis van 1997-98 met extreme zeeoppervlakte temperatuur (SST) anomalieën in het oosten van de tropische Stille Oceaan.''|gecentreerd|432x432px]]
De kaart toont de afwijkende watertemperaturen [°C] in de oceanen tijdens de laatste sterke El Niño in december 1997.
[[Bestand:Gevolgen temperatuur neerslag El Niño La Niña.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Wereldwijde gevolgen voor temperatuur en neerslag van El Niño en La Niña gebeurtenissen.'']]
Niettemin kunnen we de recordtemperaturen van 2023 — en zeker niet die van 2024 — toeschrijven aan een sterke El Niño. Dit blijkt uit een analyse van de ontwikkeling van de dagelijkse temperaturen tijdens alle El Niño-gebeurtenissen met behulp van de ERA5 reanalyse dataset. Aangezien deze dataset de periode van 1940 tot nu beslaat, geeft het ons zes sterke El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.8 °C) en vier meer gematigde El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.5 °C en < 1.8 °C) om te vergelijken met 2024.<ref> [https://www.theclimatebrink.com/p/how-unusual-is-current-post-el-nino How unusual is current post-El Niño warmth? | The Climate Brink]</ref>
[[Bestand:Temperatuur 6 ENSO's.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Vergelijking van de afwijkingen van de gemiddelde temperatuur tijdens zes El Niño’s (1972-2023). De dikke zwarte lijn is de El Niño van 2023. De grafieken zijn gecentreerd rond het hoogtepunt van de betreffende gebeurtenis. De data hiervan worden gegeven in de legenda.'']]
De figuur hierboven toont de gegevens van zes sterke El Niño gebeurtenissen. Hoge temperaturen in 2023 (ononderbroken zwarte lijn) traden eerder op dan in elke andere sterke El Niño. De piektemperaturen waren vergelijkbaar met andere gebeurtenissen in 2015/2016 en 1997/1998 — ongeveer 0,4 °C boven de “normale” mondiale oppervlaktetemperaturen. De mondiale temperaturen daalden na april een beetje, in lijn met eerdere El Niño-gebeurtenissen.

Na oktober 2023 (maand 10 in de grafiek) zijn de temperaturen wereldwijd echter hoog gebleven, ondanks het feit dat de El Niño condities al lang verdwenen zijn, waardoor het laatste deel van 2024 buiten het bereik valt van andere sterke El Niño's.

Zelfs als we naar de langere termijn kijken, is de ontwikkeling van de mondiale oppervlaktetemperaturen zowel voor als na El Niño ongekend: de temperaturen stegen eerder dan we eerder hebben gezien en de temperaturen zijn langere tijd op een hoog niveau gebleven.

==== Gevolgen voor Europa ====
El Niño en La Niña hebben ook invloed op Europa. Als de Stille Oceaan verandert van El Niño naar La Niña, kan Europa te maken krijgen met veranderingen in temperatuur en neerslag.

Een opwarmend klimaat en de overgang van El Niño naar La Niña kan het risico op hittegolven en droogte in delen van Europa vergroten. Een jaar van El Niño kan evenveel hitte met zich meebrengen als een decennium van door de mens veroorzaakte opwarming. Deze extra hitte en de kans op andere neerslagpatronen kunnen hittegolven en droogtes in sommige delen van Europa erger maken.

Terwijl sommige gebieden te maken kunnen krijgen met meer hittegolven en droogte, kunnen andere gebieden meer overstromingen en extreme regen krijgen. In Zuid-Europa worden de winters natter en warmer, terwijl ze in Noord-Europa droger en kouder worden.

De manier waarop El Niño, La Niña en andere klimaatfactoren werken, kan van invloed zijn op de frequentie en kracht van zware regenval en stormen in Europa.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

== '''Verdieping''': Attributie ==
Nu extreem weer steeds vaker optreedt en tot hele concrete problemen leidt, rijst de vraag of klimaatverandering hier de schuld van is. Tien jaar geleden zouden wetenschappers het moeilijk hebben gehad om deze vraag te beantwoorden. Vandaag de dag kan een nieuw type onderzoek, de zogenaamde attributiewetenschap, bepalen of klimaatverandering sommige extreme gebeurtenissen ernstiger en waarschijnlijker heeft gemaakt, en zo ja, in welke mate.<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/10/04/attribution-science-linking-climate-change-to-extreme-weather/ Attribution Science: Linking Climate Change to Extreme Weather | Columbia Climate School]</ref>

Attributiestudies werken als volgt: wanneer zich een extreme weergebeurtenis voordoet, gaan wetenschappers eerst aan de hand van gegevens uit het verleden na hoe vaak een gebeurtenis van die omvang zou kunnen voorkomen.

Vervolgens wordt onderzocht hoe het klimaat in het verleden zou hebben gereageerd. Dit gebeurt door twee verschillende scenario's met elkaar te vergelijken. In het eerste wordt de frequentie waarin het weersfenomeen optrad in de periode voordat de mens begon met het verbranden van fossiele brandstoffen. Die frequentie wordt bekeken voor een periode van ongeveer 150 jaar. Dit wordt de “contrafeitelijke wereld” genoemd - de wereld die ooit was, maar niet meer bestaat.

Voor het tweede scenario gaat het klimaatmodel terug in de tijd, waarbij de werkelijke broeikasgas concentraties voor elk jaar worden gebruikt zoals ze in de loop van de tijd zijn toegenomen. Door de resultaten van de twee modellen te vergelijken, kunnen onderzoekers schatten hoeveel de menselijke uitstoot van fossiele brandstoffen de kansen heeft veranderd. Statistische methoden worden vervolgens gebruikt om de verschillen te meten in hoe ernstig en frequent de gebeurtenis is.

Als een extreme gebeurtenis bijvoorbeeld twee keer zo vaak voorkomt in het huidige klimaatmodel als in het contrafeitelijke klimaatmodel, kunnen we zeggen dat klimaatverandering de gebeurtenis twee keer zo waarschijnlijk heeft gemaakt als het zou zijn geweest in een wereld zonder door de mens veroorzaakte emissies.

Er zijn inmiddels honderden attributiestudies verschenen. Driekwart van de geanalyseerde extremen werden intenser of waarschijnlijker door klimaatverandering.<ref> [https://interactive.carbonbrief.org/attribution-studies/index.html Mapped: How climate change affects extreme weather around the world | Carbon Brief]</ref>

[[Bestand:Attribution studies.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Screenshot van de interactieve kaart van Carbon Brief van bijna 750 extreme gebeurtenissen en trends.'' ''Rode pictogrammen geven aan dat er menselijke invloed is gevonden, blauwe pictogrammen waar dat niet het geval is, grijze pictogrammen waar het niet duidelijk is.'']]Daarnaast zijn de verschillende soorten attributiestudies de afgelopen 20 jaar verder ontwikkeld en uitgebreid. (Zie Verdieping: Attributie.) Zo werd in 2015 de World Weather Attribution Service opgericht om snel te kunnen reageren, waardoor het gemakkelijker wordt om de menselijke bijdrage aan extreme gebeurtenissen in te schatten.<ref> [https://www.worldweatherattribution.org/ When Risks Become Reality: Extreme Weather In 2024 | World Weather Attribution]</ref>

Zie ook: Oorzaak extreem weer.

=== Databank Klimaatattributie ===

De wetenschap over klimaatattributie speelt een centrale rol in rechtszaken over het klimaat en beleidsvorming. De wetenschap staat centraal in juridische debatten over de causale verbanden tussen menselijke activiteiten, wereldwijde klimaatverandering en de gevolgen voor menselijke en natuurlijke systemen. Deze database bevat 700 wetenschappelijke bronnen georganiseerd onder vier thematische paraplu's: Climate Change Attribution, Extreme Event Attribution, Impact Attribution en Source Attribution.Die kun je verkennen door een van de onderwerpen te selecteren of met een geavanceerd zoekformulier.<ref> [https://climateattribution.org/ Climate Attribution Database]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

== '''Verdieping''': Systeem Aarde ==
[[Bestand:Systeem Aarde2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De vijf met elkaar samenhangende subsystemen van Systeem Aarde.''<ref> [https://mynasadata.larc.nasa.gov/basic-page/about-earth-system-background-information About the Earth as a System: Background Information | My NASA Data]</ref>]]
Een systeem wordt gedefinieerd als een groep op elkaar inwerkende, onderling verbonden of onderling afhankelijke onderdelen die samenwerken om een complex geheel te vormen. Wetenschappers over de hele wereld bestuderen elk van deze kleinere systemen en hoe ze bij elkaar passen om het huidige beeld van onze planeet als geheel te vormen door middel van wat ''Earth System Science'' wordt genoemd.<ref> [https://scied.ucar.edu/learning-zone/earth-system Earth as a System | Center for Science Education]</ref><ref> Lenton, T. (2016). ''Earth system science: a very short introduction''. Oxford University Press.</ref>

Aardsysteem wetenschappers beschouwen de gekoppelde evolutie van het leven en de planeet als één proces, waarbij ze erkennen dat de evolutie van het leven de planeet heeft gevormd en dat veranderingen in het planetaire milieu het leven hebben gevormd.

Het is vergelijkbaar met een groot organisme met geheugen. het menselijk lichaamssysteem. Alle systemen binnen een organisme werken samen om het te onderhouden zodat het goed en gezond functioneert. In termen van Earth System Science zorgt elk van deze systemen ervoor dat de Aarde in (dynamische) balans blijft, een toestand die homeostase wordt genoemd. Op een verstoring volgt een gecoördineerde respons van het hele systeem.<ref> Westbroek, P. (2013). De ontdekking van de aarde: het grote verhaal van een kleine planeet. Balans.</ref>

Het systeem Aarde heeft zowel negatieve als positieve terugkoppelingen, die er samen voor zorgen dat het zelfregulerend is. Dit betekent dat als iets het systeem beïnvloedt, het de neiging heeft om terug te keren naar zijn oorspronkelijke staat. Dit suggereert dat negatieve terugkoppeling de overhand heeft, tenminste als het systeem dicht bij het beginpunt is. Maar als iets het systeem te hard raakt, kan het door positieve terugkoppeling naar een alternatieve toestand worden gestuwd. Met andere woorden, zelfregulatie is geen vast gegeven — het kan uitvallen.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref> (Zie ook [[Feedback loops en tipping points]].)

De wetenschap van het aardsysteem is een behoorlijk breed vakgebied. Het beslaat 4,5 miljard jaar geschiedenis van de Aarde, hoe het systeem nu werkt, voorspellingen van hoe het in de toekomst zal zijn en wat er uiteindelijk zal gebeuren. Er wordt gekeken naar hoe een wereld is ontstaan waarin de mens zich kon ontwikkelen, hoe wij als soort die wereld nu veranderen en hoe een duurzame toekomst voor de mensheid binnen het systeem Aarde eruit zou kunnen zien. De wetenschap van het aardsysteem is een sterk interdisciplinair vakgebied dat elementen uit de geologie, biologie, scheikunde, natuurkunde en wiskunde samenbrengt. Het is een relatief nieuwe wetenschap die deel uitmaakt van een bredere 21e-eeuwse trend om complexe systemen te begrijpen en hun gedrag te voorspellen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Het broeikaseffect =

=== Samenvatting ===
'''Het broeikaseffect werkt als een warme deken rond de Aarde en bestaat uit gassen zoals kooldioxide, methaan en waterdamp die warmte vasthouden.'''

Het broeikaseffect is een natuurlijk proces, dat de planeet op een voor leven optimale temperatuur houdt. Menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, hebben het broeikaseffect versterkt. Door de uitstoot van , kooldioxide (CO2), is de deken als het ware dikker geworden. Daardoor is de temperatuur op aarde gestegen en de energiebalans verstoord. Dat wordt het versterkte broeikaseffect genoemd. (Zie ook Verdieping: Energiebalans.)

Hoewel er nog steeds veel onduidelijk is over klimaatverandering — met name over het tempo en de intensiteit — zijn de natuurkundige processen achter het broeikaseffect volledig begrepen. (Zie Experts zijn het eens.) Uit al het onderzoek blijkt dat op de lange termijn kooldioxide in de atmosfeer de belangrijkste regelknop is voor de temperatuur op Aarde. Kooldioxide is de belangrijkste veroorzaker van de huidige klimaatverandering, de toename ervan is door de mens veroorzaakt en het is ook de mens die de uitstoot ervan kan terugdringen.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.1190653 Atmospheric CO2: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature | Science]</ref>

Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Correlatie CO2 — temperatuur|Verdieping: Correlatie CO2 en temperatuur]].<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Het natuurlijke broeikaseffect ===

Het broeikaseffect vindt plaats wanneer zonlicht de Aarde verwarmt, en een deel van die warmte weer terug gezonden wordt naar de ruimte. Maar broeikasgassen in de atmosfeer, zoals kooldioxide (CO₂) en methaan (CH4), houden een deel van die warmte vast. Dit is net als in een kas waar glas de warmte binnenhoudt. Zonder dit zou de gemiddelde temperatuur op het aardoppervlak ongeveer -18 °C zijn en zou menselijk leven niet bestaan.

De volgende grafiek vergelijkt het spectrum van elektromagnetische straling van de zon met de uitgaande straling van het aardoppervlak.
[[Bestand:Spectra incoming outgoing.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Spectra van de inkomende en uitgaande straling. De uitgaande straling heeft een langere golflengte dan de inkomende zonnestraling. Een deel daarvan heeft precies de juiste golflengte om te worden geabsorbeerd door broeikasgassen (~15 μm).''<ref> [https://www.howglobalwarmingworks.org/ How Global Warming Works]</ref>]]
Het zonnespectrum bevat UV- tot kortgolvige infraroodstraling — inclusief het zichtbare licht. Het opgewarmde aardoppervlak zendt langgolvige infraroodstraling terug. Daarvan wordt een klein deel, met golflengte 15 μm, geabsorbeerd door CO₂ in de atmosfeer.

==== Broeikaseffect in een fles ====
<youtube>Ge0jhYDcazY</youtube>

''Demonstratie van het broeikaseffect die je in de klas kunt uitvoeren.''<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/02/25/carbon-dioxide-cause-global-warming/ How Exactly Does Carbon Dioxide Cause Global Warming?]</ref>

==== Broeikaseffect in de atmosfeer ====
[[Bestand:Animatie atmosfeer.gif|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De zes stappen van het versterkte broeikaseffect. Bron: Australian Government.''<ref> [https://www.dcceew.gov.au/climate-change/policy/climate-science/understanding-climate-change Understanding climate change | Australian Government]</ref>]]'''Stap 1''': Zonnestraling bereikt de atmosfeer van de Aarde - en een deel hiervan wordt teruggekaatst in de ruimte.

'''Stap 2:''' De rest van de zonne-energie wordt geabsorbeerd door het land en de oceanen, waardoor de Aarde wordt verwarmd.

'''Stap 3:''' De warmte straalt van de Aarde naar de ruimte.

'''Stap 4:''' Een deel van deze stralingswarmte wordt vastgehouden door broeikasgassen in de atmosfeer, waardoor de Aarde warm genoeg blijft om leven mogelijk te maken.

'''Stap 5:''' Menselijke activiteiten zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, landbouw en landontginning zorgen ervoor dat er meer broeikasgassen in de atmosfeer terechtkomen.

'''Stap 6:''' Dit houdt extra warmte vast en zorgt ervoor dat de temperatuur van de Aarde stijgt, samen met andere effecten zoals verzuring van de oceanen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Thermostaat ===
Het kooldioxidegehalte in de atmosfeer blijft van nature redelijk constant rond 0,03%, oftewel van iedere miljoen moleculen in de lucht zijn er 300 CO₂-moleculen (ook wel 300 ppm; parts per million genoemd). CO₂ dat bijvoorbeeld vrijkomt bij vulkaanuitbarstingen, ademende mensen en dieren en verbranding van fossiele brandstoffen, wordt uiteindelijk opgenomen door de oceanen en planten. Dit proces helpt de variaties in CO₂-concentraties, en daarmee ook de temperatuurschommelingen, binnen leefbare grenzen te houden.

De atmosfeer, samen met de oceanen, de landmassa’s en het leven vormen één samenhangend systeem, dat functioneert als een natuurlijke thermostaat die de planeet leefbaar houdt. (Zie: [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Systeem Aarde|Verdieping: Systeem Aarde]].) Het huidige leven, inclusief de mens, is geëvolueerd in een periode toen de thermostaat op 15 °C stond.

Dat heeft miljoenen jaren goed gefunctioneerd en de evolutie van microben, planten en dieren mogelijk gemaakt. Totdat menselijke activiteiten de balans begonnen te verstoren

= Natuurlijke variatie =
In de geschiedenis van de Aarde hebben zich al eerder veranderingen in het klimaat voorgedaan, zoals ijstijden en warme periodes. Hoewel er na deze veranderingen uiteindelijk een nieuw evenwicht optrad, gebeurde dat over duizenden tot miljoenen jaren. Veel soorten overleefden deze veranderingen niet, en de ecosystemen die opnieuw ontstonden, waren vaak heel anders dan die daarvoor.

Het grote verschil nu is dat de huidige opwarming vooral door menselijke activiteiten wordt veroorzaakt en in een fractie van de tijd plaatsvindt vergeleken met natuurlijke klimaatveranderingen. Hierdoor wordt de veerkracht van ecosystemen en soorten ernstig op de proef gesteld. Veel planten- en diersoorten kunnen niet snel genoeg migreren of zich aanpassen om deze snelle veranderingen te overleven.

Menselijke samenlevingen zijn ook kwetsbaar voor deze snelle veranderingen. Terwijl de Aarde zich op lange termijn misschien kan herstellen en nieuwe evenwichten kan vinden, is er geen garantie dat menselijke samenlevingen hetzelfde kunnen doen. De maatschappelijke structuren, voedselzekerheid, watervoorziening en infrastructuur zijn niet ontworpen om met zulke snelle en extreme veranderingen om te gaan. Dit kan leiden tot grote sociale en economische instabiliteit, migratiestromen, conflicten, lijden en sterfte. Kortom, de snelheid van de huidige opwarming vormt niet alleen een bedreiging voor de natuur, maar ook voor de toekomst van menselijke samenlevingen.<ref> [https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4924029 A Framework for Assessing Analogy between Past and Future Climates | preprint] </ref>

==== Middeleeuws klimaatoptimum ====
Voor Nederland is uitgebreid historisch onderzoek gedaan naar de rol van klimatologische stabiliteit, maatschappelijke ontwikkeling en biodiversiteit. De uitkomst is dat in het zogeheten Middeleeuws klimaatoptimum (een klimatologisch stabiele en relatief warme periode — maar koeler dan nu) aan het einde van de Middeleeuwen, zowel de landbouw als de biodiversiteit floreerden. <ref> Zanden, J. L. van, Goethem, T. van, Lenders, H. J. R., & Schaminée, J. (2021). ''De ontdekking van de natuur: de ontwikkeling van biodiversiteit in Nederland van ijstijd tot 21ste eeuw''. Prometheus.</ref>

==== PETM ====
Met de nodige voorzichtigheid is het mogelijk perioden in het verleden als analogen te gebruiken voor de huidige opwarming. Een periode die bekend staat als het Palaeocene-Eocene Thermal Maximum (PETM, 55,8 miljoen jaar geleden ) wordt wel genoemd. Tijdens het PETM was het Noordpoolgebied helemaal ijsvrij. Er groeiden palmbomen en zwommen nijlpaarden. Dat maakt het nog geen scenario voor de huidige opwarming.<ref> [https://www.nature.com/articles/ngeo668 Warm and wet conditions in the Arctic region during Eocene Thermal Maximum 2 | Nature Geoscience]</ref>

Op geen moment in het geologische verleden is de Aarde zo snel opgewarmd als in de huidige tijd. Een ideale analogie voor antropogene opwarming is het PETM dan ook niet, maar het geologische verleden biedt wel lessen voor de huidige tijd. <blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''': Geologische geschiedenis =
De Aarde heeft in het verleden meerdere koude en warme perioden gekend. In de loop van een lange geschiedenis is het wereldklimaat door perioden van heet naar koud gegaan. Het tijdperk waarin we nu leven is gekenmerkt door relatief koele temperaturen. Maar voor de opkomst van onze soort, ''Homo sapiens,'' waren de temperaturen gemiddeld veel hoger dan nu. De oorzaak van de temperatuurverandering is de variatie in kooldioxide concentratie van de atmosfeer.

<youtube>2LMfSTq4JIY</youtube>

''Deze animatie van 4,5 miljard jaar geologische geschiedenis laat zien hoe de Aarde een afwisseling van warme en koude perioden heeft doorgemaakt, hoe broeikasgassen daarin een rol speelden en hoe perioden van extreme kou en warmte hebben geleid tot massa uitstervingen.''

=== Van Hothouse naar Icehouse ===
De laatste 66 miljoen jaar van de aardgeschiedenis wordt gekenmerkt door een afwisseling van ‘warmhouse’ naar ‘hothouse’ via ‘warmhouse’ en ‘coolhouse’ naar de huidige periode met een ‘icehouse’ klimaat. Het is dit 'icehouse'-klimaat dat nu door menselijk handelen wordt verstoord.<ref> [https://www.marum.de/en/Dr.-thomas-westerhold/CENOGRID.html Cenozoic Global Reference benthic foraminifer carbon and oxygen Isotope Dataset (CENOGRID)]</ref>

De temperatuurveranderingen lopen parallel met de veranderingen in de kooldioxide (CO₂)-concentratie in de atmosfeer. Dat verband is geen toeval. Verderop worden argumenten gegeven voor een causaal verband tussen die twee: Het klimaat wordt gedreven door broeikasgassen.[[Bestand:Cenozoic CO2 and temp.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Geschatte CO₂ concentratie (zwarte lijn) met 95% betrouwbaarheidsinterval (grijze band). De kleuren tonen de wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur (in K) ten opzichte van de pre-industriële periode. Tijdens het Pleistoceen (~2,58 miljoen tot ~11.700 jaar geleden) kwam het CO2-niveau nooit in de buurt van de huidige concentratie van ~420 ppm in 2022 (stippellijn). Gegevens zijn afkomstig van CenCO2PIP Consortium et al. (2023).''<ref>[https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi5177 Toward a Cenozoic history of atmospheric CO2]</ref> <ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads1526 Hot and cold Earth through time. Reconstructing ancient Earth’s temperature reveals a global climate regulation system | Science]</ref>]]

In de figuur hierboven is het hothouse klimaat ([[Wat is klimaatverandering?#PETM|PETM]], 55,8 miljoen jaar geleden) aangegeven door de donkerrode kleur. Lichtrood is warmhouse, lichtblauw coolhouse en donkerblauw icehouse.

Dit overzicht van het verloop van de temperatuur en het kooldioxidegehalte van de atmosfeer sinds 66 miljoen jaar geleden is gebaseerd op zuurstof- en koolstof-analyses van plankton in boorkernen in de oceaan. Alle warme perioden werden veroorzaakt door een toename van kooldioxide. Vanaf ongeveer 34 miljoen jaar geleden is de Aarde weer in een koele fase gekomen. In die periode zijn mensachtigen geëvolueerd.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba6853 An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years | Science]</ref>

In de warmere perioden — Warmhouse en Hothouse — was wel leven mogelijk, maar dat waren levensvormen die aan die hoge temperaturen waren aangepast. Die zijn inmiddels merendeels uitgestorven. De wereld zoals wij die nu kennen is aangepast aan het huidige, icehouse klimaat. De ontwikkeling van een warme of zelfs hete wereld, zoals die nu dreigt te gebeuren, zal onherroepelijk leiden tot uitsterven van een groot deel van het leven om ons heen en daarmee ook het voortbestaan van de mens bedreigen.

Van belang is niet alleen de temperatuur zelf, maar ook de snelheid waarmee temperatuurveranderingen optreden. Levende wezens zijn aangepast aan zowel het klimaat waarin ze leven als aan andere levenscormen met wie ze samenleven (het ecosysteem). Die aanpassing heeft tijd nodig.Het tempo waarmee de temperatuur op dit moment stijgt is zo hoog dat veel organismen niet voldoende tijd hebben om zich aan te passen of te evolueren. Dit zal vrijwel zeker leiden tot massa-extinctie, omdat ecosystemen ontwricht worden en soorten hun leefgebieden verliezen of niet meer kunnen voldoen aan hun behoeften.

Een recente reconstructie van het atmosferisch kooldioxide gehalte en temperatuur vanaf 485 miljoen jaar geleden tot nu (het Phanerozoïcum) laat een zelfde afwisseling van hothouze en icehouse klimaten zien steeds blijkt kooldioxide de aandrijver van perioden van opwarming.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== IJstijden en tussenijstijden ===
2,58 miljoen jaar geleden is de Aarde van een ‘Coolhouse’ in een ‘Icehouse’ veranderd. Dat betekent dat vanaf dat moment de normale situatie is dat grote ijskappen op het Noordelijk Halfrond zich regelmatig uitbreiden naar lagere breedten. Onder ‘Coolhouse’-omstandigheden hadden zich vanaf 34 miljoen jaar geleden al ijskappen gevormd in Oost en West Antarctica.

De afgelopen 2,58 miljoen jaar van de aardgeschiedenis laten een afwisseling zien van koudere en warmere perioden. Deze klimaatcycli komen overeen met variaties in de baan en de stand van de Aarde, de ‘Milankovitch-cycli’. De Servische meteoroloog Milankovitch ontwikkelde een wiskundig model waarin hij deze cycli combineerde om de variaties in zonnestraling op verschillende breedtegraden van de aarde te berekenen, evenals de bijbehorende oppervlaktetemperaturen.<ref> [https://science.nasa.gov/science-research/earth-science/milankovitch-orbital-cycles-and-their-role-in-earths-climate/ Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth's Climate - NASA Science]</ref>

Deze ritmische variabiliteit werd het meest zichtbaar in proxy-gegevens, die bepaalde aspecten van het klimaat vastleggen, zoals temperatuur en volume van het landijs. Dit wordt bijvoorbeeld weerspiegeld in de zuurstofisotopen samenstelling van marien calciet (CaCO3). Zuurstofisotopen in de kalkskeletjes van mariene organismen zijn een indicator voor historische temperaturen en ijsvolumes, waarbij variaties in de verhouding van deze isotopen een nauwkeurig beeld geven van veranderingen in het klimaat over duizenden jaren.
[[Bestand:Temperature vs CO2.jpg|gecentreerd|miniatuur|450x450px|''Temperatuurverandering (lichtblauw) en verandering van de kooldioxide concentratie (donkerblauw) op basis van metingen aan ijskernen in Antarctica.''<ref> [https://www.ncei.noaa.gov/news/climate-change-context-paleoclimate Climate Change in the Context of Paleoclimate]</ref>]]De ijstijden in de afgelopen 1 miljoen jaar komen voor met een frequentie van 1 per 100.000 jaar, waarbij de koude perioden, de glacialen, gemiddeld 90.000 jaar duren en de warme perioden, de interglacialen, 10.000 jaar. De grafiek van de temperatuur hierboven laat die asymmetrie zien: geleidelijke daling naar glaciale condities en abrupte stijging naar interglaciale condities.

Een interessante nieuwe theorie suggereert dat de warme perioden van de laatste 2 miljoen jaar, de interglacialen, niet het einde vormden van de ijstijden maar in feite onderbrekingen zijn van de natuurlijke toestand van het ‘Icehouse’-klimaat in die periode. De ijstijdcycli worden aangedreven door kleine veranderingen in de instraling van de zon op het Noordelijk Halfrond als gevolg van de Milankovitch-variaties. Die worden versterkt door andere klimaat-feedbacks die leiden tot de grote veranderingen van de ene klimaat toestand in de andere.<ref> [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825224000837 Glacial terminations or glacial interruptions? Earth Science Reviews]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Verstoring door de mens =

==== Samenvatting ====
<references />
'''Door menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, nemen de broeikasgassen toe, en raakt de energiebalans van de Aarde verstoord. Er blijft meer warmte in de atmosfeer, wat leidt tot opwarming van de aarde en veranderingen in het klimaat. Dit noemen we het antropogene of versterkte broeikaseffect.'''

Tijdens alle ijstijden van de afgelopen miljoen jaar hebben de elkaar tegenwerkende processen van de koolstofcyclus ervoor gezorgd dat het kooldioxidegehalte in de atmosfeer stabiel bleef op of onder de 300 delen per miljoen (ppm). Op dit moment is dat niveau echter bijna 422 ppm. Dit is niet alleen het hoogste kooldioxidegehalte dat de mensheid ooit heeft meegemaakt, maar het is ook in een ongekend tempo gestegen, als we op geologische tijdschalen kijken. Waar vergelijkbare veranderingen in het verleden duizenden jaren hebben geduurd, hebben we nu te maken met een stijging in een fractie van die tijd.

==== Het is de mens ====
[[Bestand:Indicatoren voor een opwarmende planeet.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]
De gemiddelde temperatuur op Aarde is sinds 1880 met > 1,3 °C gestegen. Sinds 1975 is de opwarming versneld met 0,2 (±0,1) °C per decennium. De maximumtemperaturen op het land stijgen twee keer zo snel, tot meer dan 1,7 °C.

Dat menselijke activiteit de oorzaak is voor de ongekend snelle stijging van de gemiddelde temperatuur op Aarde volgt uit verschillende, onafhankelijke waarnemingen. In de eerste plaats loopt de temperatuurstijging parallel aan de stijging van de CO2-concentratie vanaf het begin van de Industriële Revolutie. (Zie daarvoor: Verdieping: correlatie CO2— temperatuur.) In de tweede plaats laat geochemisch onderzoek van CO2 in de atmosfeer, de oceanen en ijskernen een duidelijk signatuur zien van fossiele brandstoffen. (Zie daarvoor Verdieping: fossiele koolstof herkennen.)<blockquote>'''''“We play Russian roulette with climate [and] no one knows what lies in the active chamber of the gun . . .”'''''<ref> https://www.nature.com/articles/328123a0.epdf </ref></blockquote>Dit kon Wally Broecker nog schrijven in 1987. Inmiddels is veel meer bekend over de gevolgen van het gebruik van fossiele brandstoffen en kunnen voorspellingen worden gedaan over de termijn waarin die plaatsvinden.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

‎</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.<ref>[https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ How do we know that recent CO2 increases are due to human activities? | Real Climate]</ref>

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' energiebalans ===
CO2 en andere broeikasgassen (BKG) komen in kleine hoeveelheden voor in de atmosfeer van onze planeet. Die hebben invloed op de energiebalans van de Aarde.

De temperatuur van een planeet hangt af van de balans tussen inkomende straling en uitgaande straling. Als de inkomende straling groter is dan de uitgaande straling, zal een planeet opwarmen. Als de uitgaande straling groter is dan de inkomende straling, koelt een planeet af. Een planeet zal neigen naar een toestand van stralingsevenwicht, waarin de stralingsenergie van de uitgaande straling gelijk is aan de stralingsenergie van de geabsorbeerde inkomende straling.<ref> [https://cimss.ssec.wisc.edu/wxwise/homerbe.html The Earth's Radiation Energy Balance]</ref>

Wanneer de hoeveelheid invallend zonlicht die door het aardoppervlak of de atmosfeer wordt geabsorbeerd groter is dan de hoeveelheid uitgaande langgolvige straling die naar de ruimte wordt uitgezonden, is er sprake van onbalans. De energie-onbalans is de fundamentele fysische grootheid die de oppervlaktetemperatuur bepaalt.<ref> [https://www.nature.com/articles/nclimate2876 An imperative to monitor Earth's energy imbalance - Nature Climate Change]</ref><ref> [https://essd.copernicus.org/articles/15/1675/2023/ Heat stored in the Earth system 1960–2020: where does the energy go?]</ref>

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.[[Bestand:Earth heat inventory.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />
</blockquote>

= Welke broeikasgassen zijn er? =

=== Samenvatting ===
'''De belangrijkste broeikasgassen zijn kooldioxide (koolzuurgas, CO2), methaan (CH4) en waterdamp. Daarvan is CO2 de belangrijkste. Alle drie komen van nature voor in de atmosfeer en zorgen ervoor dat de Aarde leefbaar is.'''

=== Kooldioxide ===
'''Van nature komt kooldioxide in een kleine concentratie — ~0,03% — voor in de atmosfeer. Groene planten en cyanobacteriën hebben kooldioxide nodig voor hun stofwisseling. Ze zetten het met behulp van zonlicht om in glucose: fotosynthese.'''

Planten en cyanobacterien nemen CO2 uit de atmosfeer op en bouwen het in het lichaam in. CO2 komt weer in de atmosfeer wanneer ze vergaan of worden opgegeten door dieren (uitademen). Opname en uitstoot zijn min of meer in evenwicht: een boom die tijdens zijn leven CO2 opneemt, staat die weer af wanneer hij dood is. Daardoor is de concentratie CO2 in de atmosfeer licht fluctuerend over de geologische tijd.

Desalniettemin wordt op de geologisch lange termijn veel meer CO2 als koolstof vastgelegd in de aardbodem. Het is opgeslagen als dood plantaardig materiaal in veengrond dat, vastgezet in aardlagen, in de loop van miljoenen jaren samengedrukt is tot bruinkool, steenkool en aardgas. In de oceanen wordt koolstof vastgelegd doordat organismen na afsterven naar de bodem zinken. Op de lange duur kunnen die worden omgezet in aardolie en aardgas.

Het is deze enorme koolstofvoorraad die als fossiele brandstof wordt verstookt, waarbij het CO2 weer vrijkomt. Dit verklaart ook waarom er nu op zo'n korte termijn, zoveel CO2 bij kan komen, en waarom dit ongeëvenaard is in de geschiedenis van de Aarde.

<youtube>8KrgPPO1h0A</youtube>

''Veranderingen van de CO2 concentratie over de afgelopen 800.000 jaar. De CO2-waarde in oktober 2024 was 424 ppm (deeltjes per miljoen).<ref> [https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/history.html Trends in CO2 | NOAA Global Monitoring Laboratory]</ref>''

Deze animatie van NOAA zet de huidige toename van de CO2 concentratie in het perspectief van de variaties in de afgelopen 800.000 jaar, de periode van de ijstijden.

De animatie begint met directe observaties van de CO2 concentratie door het Mauna Loa observatorium in Hawaii en een wereldwijd netwerk van andere meetpunten, gevolgd door metingen van CO2 concentraties in ijskernen van Antarctica.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Fossiele brandstoffen ===
'''De toename van CO2 in de atmosfeer is het gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen. Natuurlijke processen hebben daar nauwelijks aan bijgedragen. De Industriële Revolutie is de start van die toename, die vanaf ongeveer 1950 steeds sterker werd.'''

Fossiele brandstoffen en hun uitstoot zijn een universele verspilling van energie. Om precies te zijn: ongeveer 67% van de totale energie van alle gebruikte fossiele brandstoffen gaat verloren in de atmosfeer als kooldioxide, andere oxiden, waterdamp en warmte. Slechts de resterende 33% van de energie wordt daadwerkelijk gebruikt om dingen aan te drijven, te transporteren en te verwarmen.
[[Bestand:Toename broeikasgassen sinds 1850.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Uitstoot van kooldioxide (CO₂) door fossiele brandstoffen en industrie. Veranderingen in landgebruik zijn inbegrepen.''<ref>[https://ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions Greenhouse gas emissions | Our World in Data]</ref>]]

In december 2024 was de concentratie ~425 ppm.<ref>[https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/?intent=121 Carbon Dioxide LATEST MEASUREMENT | NASA]</ref> Sinds het begin van het industriële tijdperk in de 18e eeuw hebben menselijke activiteiten de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer met 50% doen toenemen. Dat betekent dat de hoeveelheid CO₂ nu 150% is van de waarde in 1750. Deze door de mens veroorzaakte stijging is groter dan de natuurlijke stijging aan het einde van de laatste ijstijd, 20.000 jaar geleden, de laatste grote, natuurlijke opwarming.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

==== Sinds de Industriële Revolutie ====
[[Bestand:Annual CO2 emissions.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Jaarlijkse kooldioxide (CO2) uitstoot door gebruik van fossiele brandstoffen en industrie vanaf 1750. Veranderingen in landgebruik zijn niet meegerekend.''<ref> [https://ourworldindata.org/co2-emissions CO₂ emissions | Our World in Data]</ref>]]
De uitstoot was 36,8 miljard ton in 2023, 1,1% meer dan het jaar ervoor. In minder dan 200 jaar heeft de mens de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer verhoogd tot 425 ppm; de pre-industriële waarde was 278 ppm. Dit is de belangrijkste oorzaak van de huidige opwarming van de Aarde.<ref> [https://globalcarbonbudget.org/fossil-co2-emissions-at-record-high-in-2023/ Fossil CO2 emissions at record high in 2023 - Global Carbon Budget]</ref>

De uitstoot van fossiele CO2 daalt in sommige regio's, waaronder Europa en de VS, maar stijgt over het algemeen — en wetenschappers zeggen dat wereldwijde actie om fossiele brandstoffen terug te dringen niet snel genoeg gaat om gevaarlijke klimaatverandering te voorkomen.

Het beste beschikbare bewijs laat zien dat de opwarming waarschijnlijk min of meer zal stoppen zodra de uitstoot van kooldioxide (CO2) nul is, wat betekent dat de mens de macht heeft om de toekomst van het klimaat te kiezen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.<ref> [https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1256273/full Michael Mann: Warming ends when carbon pollution stops | Frontiers]</ref><ref>[https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1327653/full H Damon Matthews : How much additional global warming should we expect from past CO2 emissions? | Frontiers]/</ref>

Dat is in overeenstemming met IPCC scenario RCP2.6 met ambitieus klimaatbeleid. Onzekere factoren die samenhangen met omslagpunten, zoals het dooien van de permafrost, kunnen voor een verdere stijging van 0,2 tot 0,3 °C zorgen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.

Voor een uitleg over het effect van nul-emissie zie het artikel in Carbon Brief: ''Explainer: Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached?''<ref> [https://www.carbonbrief.org/explainer-will-global-warming-stop-as-soon-as-net-zero-emissions-are-reached/ Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached]</ref>

Er zijn aanwijzingen dat de gezamenlijke werking van albedo, koolstof uit ontdooiende permafrost (zowel als CH4 als CO2) en waterdamp in warme lucht er samen voor zorgen dat de temperatuur hoog blijft, zelfs als de CO2-concentratie afneemt. Dat betekent dat de klimaatverandering die al heeft plaatsgevonden moeilijk ongedaan te maken zal zijn zonder grootschalige netto negatieve emissies. <ref>[https://www.nature.com/articles/s41598-020-75481-z Jorgen Randers, Ulrich Goluke: An earth system model shows self-sustained thawing of permafrost even if all man-made GHG emissions stop in 2020 | Nature]</ref>

Om het klimaat te stabiliseren, moet de uitstoot van broeikasgassen stoppen. Daling van het CO2-niveau en daling van de temperatuur vraagt om andere maatregelen. <ref>
[https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007GL032388 H. Damon Matthews, Ken Caldeira: Stabilizing climate requires near-zero emissions | GRL]</ref> Zie daarvoor: Mitigatie.
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== Cementproductie ===
De cementindustrie is de tweede belangrijkste oorzaak van het stijgende kooldioxidegehalte op Aarde. Een ander nadeel is dat beton wordt gebruikt om harde oppervlakken te creëren die verhinderen dat regenwater door de bodem wordt opgenomen. Dat vergroot de kans op bodemerosie, watervervuiling en overstromingen.<ref> [https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_impact_of_concrete Environmental impact of concrete | Wikipedia]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/s41467-023-43660-x Projecting future carbon emissions from cement production in developing countries | Nature]</ref>

Bij de productie van cement komt kooldioxide vrij. Dit komt doordat calciumcarbonaat (CaCO3) wordt afgebroken wanneer het wordt verhit, waarbij kooldioxide (CO2) en ongebluste kalk (CaO) worden gevormd. Er wordt ook veel energie gebruikt, vooral uit de verbranding van fossiele brandstoffen. De cementproductie is goed voor ongeveer 1,6 miljard ton kooldioxide per jaar — ongeveer 8% van de wereldwijde CO2-uitstoot.<ref>[https://ourworldindata.org/grapher/annual-co2-cement Annual CO₂ emissions from cement | Our World in Data]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Waterdamp ===
Sommige mensen — met name klimaatsceptici — denken dat waterdamp de belangrijkste oorzaak is van de huidige opwarming van de Aarde, maar dat is een omdraaiing van oorzaak en gevolg. Waterdamp neemt toe naarmate de Aarde warmer wordt, maar dit betekent niet dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming. Waterdamp versterkt de opwarming door andere broeikasgassen.<ref>[https://science.nasa.gov/earth/climate-change/steamy-relationships-how-atmospheric-water-vapor-amplifies-earths-greenhouse-effect/ Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Amplifies Earth’s Greenhouse Effect | NASA]</ref>
[[Bestand:Waterdamp broeikasgas.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Het mechanisme van de positieve terugkoppeling van waterdamp in de atmosfeer. Bron: NASA and NOAA Historic NWS Collection.'']]
Wanneer broeikasgassen zoals kooldioxide en in de atmosfeer methaan toenemen, stijgt de temperatuur op Aarde. Hierdoor neemt de verdamping boven water- en landoppervlakken toe. Warmere lucht kan meer vocht vasthouden (7% meer voor elke graad opwarming), dus komt er meer waterdamp in de lucht. De reden is dat waterdamp niet zo gemakkelijk condenseert en als neerslag uit de atmosfeer valt als bij lagere temperaturen. De waterdamp absorbeert net als kooldioxide en methaan de warmte die vanaf de Aarde wordt uitgestraald, waardoor de atmosfeer verder opwarmt en er nog meer waterdamp ontstaat.

Dit is een positieve terugkoppeling die het broeikaseffect versterkt. Geschat wordt dat dit effect meer dan het dubbele is van de opwarming die zou plaatsvinden door de toename van kooldioxide alleen.

De verklaring hiervoor is dat broeikasgassen in de droge lucht in de atmosfeer — kooldioxide, methaan, lachgas, ozon en chloorfluorkoolwaterstoffen — '''niet-condenseerbare''' gassen zijn. Niet-condenseerbare gassen kunnen (onder natuurlijke, aardse omstandigheden) niet vloeibaar worden, zelfs bij de zeer koude temperaturen aan de bovenkant van de troposfeer, op de grens van de stratosfeer. Terwijl de atmosferische temperaturen veranderen, blijft de concentratie van niet-condenseerbare gassen stabiel, tenzij menselijke activiteiten hun concentratie verhogen.

Waterdamp daarentegen is een '''condenseerbaar''' broeikasgas — het kan van een gas in een vloeistof veranderen. De concentratie is afhankelijk van de temperatuur van de atmosfeer. Hierdoor is waterdamp het enige broeikasgas waarvan de concentratie toeneemt ''door de'' opwarming van de atmosfeer, waardoor de atmosfeer nog meer opwarmt. Als andere terugkoppelingen worden meegerekend, is de totale opwarming door een potentiële verandering van 1°C veroorzaakt door CO2 in werkelijkheid wel 3°C.

Als niet-condenseerbare broeikasgassen niet zouden toenemen, zou de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer onveranderd zijn ten opzichte van het niveau van voor de Industriële Revolutie.

Een uitvoerige bespreking van de klimaatmythe dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming en niet kooldioxide en andere door de mens uitgestoten broeikasgassen, vind je op de site van Skeptical Science.<ref>[https://skepticalscience.com/water-vapor-greenhouse-gas.htm Explaining how the water vapor greenhouse effect works | Skeptical Sc8ence]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Methaan ===
Methaan, CH4, draagt aanzienlijk bij aan de opwarming van de Aarde en is verantwoordelijk voor ongeveer 30% van de klimaatverandering sinds het pre-industriële tijdperk. Over een periode van 100 jaar is het 28 keer effectiever dan kooldioxide in het vasthouden van warmte en 84 keer effectiever over een periode van 20 jaar. <ref>[https://www.usgs.gov/news/featured-story/climate-warming-likely-cause-large-increases-wetland-methane-emissions Climate Warming is Likely to Cause Large Increases in Wetland Methane Emissions | USGS]</ref><ref> [https://energy.ec.europa.eu/topics/carbon-management-and-fossil-fuels/methane-emissions_en Methane Emissions | European Commission]</ref>

Methaanemissies zijn voornamelijk het gevolg van menselijke activiteiten, onder andere kolenmijnen, aardgaslekken, afvalwaterzuiveringsinstallaties, scheten en oprispingen van herkauwers zoals koeien, schapen en geiten, rottend organisch afval op stortplaatsen, en termietenheuvels. (Zelfs lactose-intolerante familieleden dragen in minieme hoeveelheden bij aan deze uitstoot!) <ref>[https://climate.mit.edu/ask-mit/how-much-does-natural-gas-contribute-climate-change-through-co2-emissions-when-fuel-burned How much does natural gas contribute to climate change through CO2 emissions when the fuel is burned, and how much through methane leaks? | MIT Climate Portal]</ref>

Methaan wordt in de atmosfeer snel omgezet in kooldioxide en draagt op die manier bij aan het broeikaseffect.<ref>[https://theconversation.com/i-was-an-exxon-funded-climate-scientist-49855 I was an Exxon-funded climate scientist | The Conversation]</ref>

Andere bronnen van methaanuitstoot zijn uitdrogende veenmoerassen en ontdooiende permafrost (= permanent bevroren bodem).<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Basislijn ‘Parijs’ ===

De Overeenkomst van Parijs definieert “pre-industriële” niveaus niet expliciet, wat leidt tot verschillende interpretaties. Over het algemeen wordt de periode 1850-1900 gebruikt als basislijn, die het begin van de uitstoot van broeikasgassen door de industriële revolutie weergeeft. Sommige onderzoekers beweren echter dat een eerdere periode, zoals 1720-1800, een nauwkeurigere basislijn kan zijn vanwege lagere concentraties broeikasgassen en natuurlijke klimaatvariabiliteit in die tijd. Het IPCC heeft in zijn rapporten ook verwezen naar 1750 als pre-industriële marker.<ref> https://www.climate-lab-book.ac.uk/2017/defining-pre-industrial/ </ref><blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': Correlatie CO2 — temperatuur ===
[[Bestand:Surface temperature CO2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Gemiddelde oppervlaktetemperatuur en concentratie van kooldioxide (CO2) in de atmosfeer 1850-2023). Bron: NOAA.'']]
Gedurende de geschiedenis van de Aarde hebben natuurlijke oorzaken, zoals astronomische variaties (variaties in de stand van de aardas en de baan van de Aarde om de zon) en vulkanisme, geleid tot schommelingen in de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer. Deze waren de drijvende kracht achter natuurlijke klimaatveranderingen, zoals ijstijden en warmere periodes.
[[Bestand:CO2 Antarctic temperature.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Correlatie van kooldioxideconcentratie en temperatuur. Gegevens van ijskernen in Antarctica. Bron: NASA. Grafieken door Robert Simmon van data uit Lüthi et al., 2008, en Jouzel et al., 2007.''<ref>[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle/page4.php Changes in the Carbon Cycle | NASA]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature06949 High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present | Nature]</ref><ref>[https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.1141038 Orbital and Millennial Antarctic Climate Variability over the Past 800,000 Years | Science]</ref>]]
De hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer is de afgelopen 800.000 jaar nauw gecorreleerd met de temperatuur. Oorspronkelijk werden temperatuurveranderingen veroorzaakt door astronomische variaties, maar verhoogde temperaturen leidden tot het vrijkomen van CO₂ in de atmosfeer, wat de opwarming verder versnelde. Gegevens uit ijskernen op Antarctica bevestigen deze lange-termijn correlatie, tot ongeveer 1900.<ref>[https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/ A Graphical History of Atmospheric CO2 Levels Over Time | Earth.Org]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature10915 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation | Nature]</ref>

Wanneer we nog verder teruggaan in de tijd, zien we dezelfde correlatie tussen CO₂-concentratie in de atmosfeer en de oppervlaktetemperatuur op Aarde. Wanneer CO2 laag is, is de Aarde koud, wanneer die hoog is, is de Aarde warm of zelfs heet, met temperaturen variërend van 11 tot 36 °C. CO₂ is de belangrijkste aandrijving van het klimaat. Dat blijkt uit een analyse die geologische gegevens tot 485 miljoen jaar geleden combineert met modelonderzoek. De studie laat verder zien dat de temperatuur over de afgelopen 2 miljoen jaar gemiddeld 15 °C was, met schommelingen niet groter dan 5 °C.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>

Het team verzamelde meer dan 150.000 schattingen van de temperatuur in de oudheid, berekend op basis van vijf verschillende chemische indicatoren voor temperatuur die bewaard zijn in fossiele schelpen en andere soorten organisch materiaal. Hun collega's van de Universiteit van Bristol maakten meer dan 850 modelsimulaties van hoe het klimaat op aarde er in verschillende perioden in het verre verleden uit zou kunnen hebben gezien op basis van de positie van de continenten en de samenstelling van de atmosfeer. De onderzoekers combineerden vervolgens deze twee groepen gegevens om de meest nauwkeurige curve te maken van hoe de temperatuur op aarde de afgelopen 485 miljoen jaar heeft gevarieerd.
Het huidige klimaat is veel koeler en met matiger temperatuurvariaties dan in het grootste deel van daaraan voorafgaande tijd. Echter, de huidige opwarming gaat in een tempo dat vele malen sneller is dan ooit in de lange aardgeschiedenis. Eerdere episoden van snelle opwarming gingen vaak gepaard met massale uitsterving.
<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Gevoeligheid ===
Uit nieuw onderzoek blijkt dat de temperatuur van de atmosfeer mogelijk gevoeliger is voor de CO₂-concentratie dan eerder werd aangenomen. Een verdubbeling van de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer zou volgens deze studie kunnen leiden tot een temperatuurstijging van 7 tot wel 14 graden Celsius.<ref> [https://www.nioz.nl/en/news/co2-puts-heavier-stamp-on-temperature-than-thought CO2 puts heavier stamp on temperature than thought | NIOZ]</ref>

Deze bevindingen komen uit de analyse van bodemmateriaal uit de Stille Oceaan, nabij de kust van Californië, uitgevoerd door onderzoekers van NIOZ en de universiteiten van Utrecht en Bristol.<ref> [https://www.nature.com/articles/s41467-024-47676-9 Continuous sterane and phytane δ13C record reveals a substantial pCO2 decline since the mid-Miocene | Nature]</ref>

"De geconstateerde temperatuurstijging is aanzienlijk groter dan de 2,3 tot 4,5 graden waar het VN-klimaatpanel, het IPCC, tot nu toe rekening mee hield," aldus Caitlyn Witkowski, de hoofdauteur van het artikel. De door deze onderzoekers gevonden waarde van de klimaatgevoeligheid komt overeen met de 8 °C bij een verdubbeling van CO2 die ander onderzoek opleverde.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Levensduur van CO2 in de atmosfeer ===
Klimaatsceptici voeren vaak aan dat CO2 niet kan bijdragen aan de opwarming, omdat het maar kort in de atmosfeer blijft. Dat argument wordt weerlegd op de site skepticalscience.com.

De redenering van klimaatsceptici gaat als volgt:

# Voorspellingen voor het Global Warming Potential (GWP) door het IPCC gaan over het opwarmende effect van CO2 op verschillende tijdschalen; 20, 100 en 500 jaar.
# Maar CO2 heeft slechts een levensduur van 5 jaar in de atmosfeer.
# Daarom kan CO2 niet de opwarming op lange termijn veroorzaken die het IPCC voorspelt.

Deze bewering is onjuist. (A) is waar. (B) is ook waar. Maar B is irrelevant en misleidend, dus daaruit volgt niet dat C daarom waar is. Dit is de bekende drogredenering ''non sequitur''.

De bewering hangt af van wat levensduur betekent. Om dit te begrijpen, moeten we eerst begrijpen wat een boxmodel is. In een milieu context worden systemen vaak beschreven door vereenvoudigde box modellen. Een eenvoudig voorbeeld (uit de schooltijd) van de watercyclus heeft slechts 3 boxen: wolken, rivieren en de oceaan.

In de woordenlijst van het 4e IPCC-Assessment Report heeft “levensduur” verschillende betekenissen. De meest relevante is:<blockquote>Omlooptijd (T) (ook wel globale atmosferische levensduur genoemd) is de verhouding tussen de massa M van een reservoir (bijvoorbeeld een gasvormige verbinding in de atmosfeer) en de totale verwijderingssnelheid S uit het reservoir: T = M / S. Voor elk verwijderingsproces kunnen afzonderlijke omlooptijden worden gedefinieerd. In de bodemkoolstof biologie wordt dit de gemiddelde verblijftijd genoemd.</blockquote>Met andere woorden, de verblijftijd is de gemiddelde tijd die een individueel deeltje doorbrengt in een bepaalde box. Het wordt berekend als de grootte van de box (reservoir) gedeeld door de totale stroomsnelheid in (of uit) een box.

[[Bestand:Levensduur CO2 atmosfeer.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Dit diagram van de koolstofcyclus toont de opslag en jaarlijkse uitwisseling van koolstof tussen de atmosfeer, de hydrosfeer en de geosfeer in gigaton - of miljarden tonnen - koolstof (GtC). Het verbranden van fossiele brandstoffen door mensen voegt ongeveer 5,5 GtC koolstof per jaar toe aan de atmosfeer.'']]In het bovenstaande diagram van de koolstofcyclus zijn er twee reeksen getallen. De zwarte getallen geven de grootte van de box aan, in gigaton koolstof (GtC). De paarse getallen zijn de fluxen (of stroomsnelheid) van en naar een box in gigaton koolstof per jaar (Gt/j).

Even snel tellen leert dat er elk jaar ongeveer 200 Gt C de atmosfeer verlaat en binnenkomt. Bij een eerste benadering kunnen we, gezien de grootte van het reservoir van 750 Gt, uitrekenen dat de verblijftijd van een gegeven molecuul CO2 750 Gt C / 200 Gt C . y-1 = ongeveer 3-4 jaar. Zorgvuldig tellen van de bronnen (aanvoer) en putten (afvoer) laat echter zien dat er een netto onbalans is; koolstof in de atmosfeer neemt toe met ongeveer 3,3 Gt per jaar.

Het is waar dat een individuele CO2-molecuul een korte verblijftijd heeft in de atmosfeer. Maar wanneer een CO2-molecuul de atmosfeer verlaat, ruilt het in de meeste gevallen gewoon van plaats met een molecuul in de oceaan. Het opwarmingsvermogen van CO2 heeft dus weinig te maken met de verblijftijd van individuele CO2 moleculen in de atmosfeer.

Wat echt bepalend is voor het opwarmingsvermogen is hoe lang de extra CO2 in de atmosfeer blijft. CO2 is in wezen chemisch inert in de atmosfeer en wordt alleen verwijderd door biologische opname en door het oplossen in de oceaan. Biologische opname (met uitzondering van de vorming van fossiele brandstoffen) is koolstofneutraal: Elke boom die groeit zal uiteindelijk sterven en ontbinden, waarbij CO2 vrijkomt. (Ja, er is misschien wat winst te behalen door herbebossing, maar die is waarschijnlijk klein vergeleken met de uitstoot van fossiele brandstoffen).

Het oplossen van CO2 in de oceanen gaat snel, maar het probleem is dat de bovenkant van de oceaan “vol raakt” en de bottleneck is dus de overdracht van koolstof van het oppervlaktewater naar de diepe oceaan. Deze overdracht wordt grotendeels bepaald door de lange omlooptijd van de oceaan van 500-1000 jaar. Daarom is een tijdschaal voor het CO2 opwarmingspotentieel tot 500 jaar heel redelijk.<blockquote>'''Bronnen''':

[https://skepticalscience.com/co2-residence-time.htm CO2 emissions change our atmosphere for centuries]

[https://archive.ipcc.ch/pdf/glossary/ar4-wg1.pdf IPCC AR4 Annex I Glossary]

[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle The Carbon Cycle]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Methaan, krachtig broeikasgas ===
[[Bestand:Global methane budget 2010-2019.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Bron: Global Carbon Project''<ref>[https://www.globalcarbonproject.org/methanebudget/index.htm Global Methane Budget | The Global Carbon Project]</ref>]]
Bij het vergelijken van de effecten van methaan (CH4) en kooldioxide (CO2) zijn twee dingen belangrijk. Ten eerste is methaan een veel krachtiger broeikasgas dan kooldioxide. Ten tweede is de verblijftijd in de atmosfeer veel korter voor methaan dan voor kooldioxide, omdat methaan vrij snel wordt omgezet naar kooldioxide. Als gevolg daarvan neemt de bijdrage van methaanemissies in het verleden aan de opwarming van de aarde in de loop van de tijd af, simpelweg omdat deze emissies geleidelijk door natuurlijke processen uit de atmosfeer worden verwijderd.

Over een periode van 100 jaar kan dezelfde hoeveelheid methaan als kooldioxide de Aarde ongeveer 30 keer meer opwarmen. Over een periode van alleen de eerste twintig jaar na uitstoot is het aardopwarmingsvermogen van methaan meer dan 80 keer zo groot als dat van een gelijke hoeveelheid kooldioxide. Hoe langer de toekomstige tijdschaal, hoe lager de impact van methaan dat al in de atmosfeer is vrijgekomen. De andere kant van het verhaal is dat als je de opwarming van de aarde snel wilt afremmen, een vermindering van de methaanuitstoot heel effectief is.

Meer informatie over het methaanbudget, en het verminderen van de effecten van de toenemende methaanuitstoot is te vinden op de site Global Methane Budget 2000–2020 en een artikel in Environmental Research Letters.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-115/ Global Methane Budget 2000–2020 Global Methane Budget 2000–2020 | Earth System Science Data]</ref><ref> [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ad6463 Human activities now fuel two-thirds of global methane emissions | Environmental Research Letters]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': lachgas ===
Lachgas (N2O) is een krachtig broeikasgas, en de uitstoot ervan neemt al decennia toe, voornamelijk door mestproductie en het gebruik van kunstmest. Wanneer we spreken over de stikstofcrisis, gaat het vaak over stikstofverbindingen die de bodem en het oppervlaktewater, zoals sloten, rivieren, meren en oceanen, vervuilen. Deze stikstof komt uit dierlijke mest, kunstmest of wordt uitgestoten door auto's, fabrieken en de verbranding van biomassa, en schaadt de biodiversiteit.

Het stikstofprobleem is echter breder dan dat. Bacteriën en chemische processen in de bodem en het water zetten een deel van deze stikstofverbindingen om in lachgas, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron''': [https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ RealClimate: How do we know that recent CO2 increases are...]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Welke broeikasgassen dragen hoeveel bij? ===
[[Bestand:Physical drivers of climate change.png|gecentreerd|miniatuur]]
Deze grafiek toont de belangrijkste broeikasgassen: kooldioxide (CO₂), methaan (CH4) en waterdamp (H2O), en hun bijdrage aan de opwarming van de atmosfeer, gemeten in graden Celsius. Zonder deze gassen zou de aarde een onleefbare, ijskoude planeet zijn.

Er zijn natuurlijke bronnen van kooldioxide in de atmosfeer, zoals de uitstoot van gassen uit de oceaan, ontbindende vegetatie en andere biomassa, vulkaanuitbarstingen, natuurlijk voorkomende bosbranden en zelfs oprispingen van herkauwende dieren. Deze natuurlijke bronnen van kooldioxide worden gecompenseerd door ‘sinks’, zoals fotosynthese door planten op het land en in de oceaan, directe absorptie in de oceaan en de vorming van bodems en veen.

Zwaveldioxide, stikstofoxiden en aerosolen stimuleren de wolkenvorming, wat een afkoelend effect op de atmosfeer heeft. Het nettoresultaat van broeikasgasuitstoot en wolkenvorming is echter een opwarming van de atmosfeer.<blockquote>'''Bron''': [https://science2017.globalchange.gov/chapter/2/ Climate Science Special Report: Physical Drivers of Climate Change]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Vulkanen ===
Vulkanen zijn een andere bron van CO2. Vulkanen kunnen van invloed zijn op klimaatverandering. Bij een grote explosieve uitbarsting worden veel vulkanisch gas, aerosoldruppels en as de stratosfeer in gestuurd. De meeste as die terug op aarde valt, wordt binnen enkele dagen of weken afgevoerd en heeft dus niet veel effect op klimaatverandering. Gassen zoals zwaveldioxide die vrijkomen door vulkanen kunnen echter wereldwijde afkoeling veroorzaken, terwijl vulkanische koolstofdioxide, dat een broeikasgas is, de opwarming van de aarde kan bevorderen.

In het geologische verleden hebben ze, naast andere factoren, bijgedragen aan klimaatverandering. De hoeveelheid CO2 die individuele vulkanen uitstoten, valt echter in het niet bij wat er nu de atmosfeer in gaat. Alle vulkanen die in deze tijd op de planeet actief zijn, stoten minder dan één procent van de kooldioxide uit die menselijke activiteiten veroorzaken. (Zie ook de grafiek in Verdieping: Verder terug in de tijd.)

Een uitzondering hierop vormen grote, zg. ‘flood basalt events’. Dat zijn langdurige perioden van uitvloeien van lava over enorme gebieden waarbij ook kooldioxide in grote hoeveelheden vrijkomt. Die gebeurtenissen hebben in het verleden invloed gehad op het klimaat en het uitsterven van soorten. Het belangrijkste effect lijkt te zijn het vertragen van het herstel na een broeikas opwarming. De laatste van deze gebeurtenissen vond tientallen miljoenen jaren geleden plaats. Op dit moment is daarvan geen sprake.<ref>[https://www.nature.com/articles/s41561-024-01574-3 Cryptic degassing and protracted greenhouse climates after flood basalt events | Nature Geoscience]</ref>

Dat weerlegt dan ook de claim van sommige klimaatsceptici dat de uitstoot door fossiele brandstoffen lager is dan die door vulkanen.<ref>[https://skepticalscience.com/volcanoes-and-global-warming.htm Do volcanoes emit more CO2 than humans? | Skeptical Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofputten (‘carbon sinks’) ===
De verklarende woordenlijst van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) definieert koolstofputten (carbon sink) als “Een reservoir (natuurlijk of menselijk, in bodem, oceaan en planten) waar een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas wordt opgeslagen. Merk op dat UNFCCC artikel 1.8 naar een put verwijst als elk proces, activiteit of mechanisme dat een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert." (IPCC, n.d.).

Een '''koolstofput''' is een natuurlijk of kunstmatig koolstofvastlegging (''sequestration'') proces dat een broeikasgas, een aërosol of een precursor van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert. Deze putten vormen een belangrijk onderdeel van de natuurlijke koolstofcyclus. Een overkoepelende term is '''koolstofreservoir''', dat zijn alle plaatsen waar koolstof op Aarde kan zijn, dus de atmosfeer, oceanen, bodem, flora, reservoirs van fossiele brandstoffen enzovoort. Een koolstofput is een soort koolstofreservoir dat het vermogen heeft om meer koolstof uit de atmosfeer op te nemen dan er vrijkomt.
[[Bestand:Koolstofputten.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Werking van koolstofputten (carbon sinks).''<ref name=":0">[https://xcaliburmp.com/solution/smart-natural-carbon-sink/ Natural Carbon Sink - Xcalibur Smart Mapping]</ref>]]De oceanen zijn verreweg de grootste koolstofput. Phytoplankton (plantaardig plankton) verwerkt door fotosynthese een deel van de kooldioxide uit de atmosfeer de rest wordt opgenomen in het oceaanwater en zorgt daar voor een toename van de zuurgraad. Zie Oceaanverzuring.[[Bestand:Carbon Storage in Earths Ecosystems.jpg|gecentreerd|miniatuur|799x799px|''Koolstofbronnen en -putten op land.''<ref name=":0" />]]Bossen spelen een belangrijke rol bij de regulering van het klimaat. Ze absorberen koolstof, in de vorm van kooldioxide, uit de atmosfeer en slaan die op. Koolstof wordt op drie manieren opgeslagen. In levende biomassa zoals bladeren, takken, boomstammen en wortels. In dode biomassa, houtresten en bladstrooisel. In de bodem. Een groot deel van de koolstof lekt weer terug naar de atmosfeer, als gevolg van ontbossing, bosbranden en andere verstoring.

Wetlands, veenmoerassen, getijdegebieden en mangrovebossen, vormen de grootste koolstofput op land. Ook daar zien we een sterke achteruitgang van het vermogen om als koolstofput te functioneren.<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofcyclus ===
[[Bestand:Annual Carbon Emissions and their Partitioning.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Ontwikkeling van de jaarlijkse koolstofuitstoot en -reservoirs vanaf 1850. Gecombineerde componenten van het mondiale koolstofbudget als functie van de tijd, voor fossiele CO2-emissies. In het eerste diagram (a) staan jaarlijkse schattingen van elke flux (in Gt C jr-1) en in het tweede diagram (b) de cumulatieve flux (de som van alle voorgaande jaarlijkse fluxen, in Gt C) sinds het jaar 1850. Koolstofputten tellen niet precies op tot de som van de emissies, wat resulteert in een budgettaire onbalans (BIM) die wordt weergegeven door het verschil tussen de onderste rode lijn (die de totale emissies weerspiegelt) en de som van de koolstoffluxen in de oceaan, op het land en in de atmosfeer.'']]
De grafiek laat zien dat het grootste deel van de CO₂-uitstoot wordt opgenomen door natuurlijke CO₂-reservoirs (‘sinks’), zoals plantengroei en de bodem (Land sink) en oceanen (Ocean sink). Deze kunnen echter ook broeikasgassen vrijgeven wanneer de aarde door niet-natuurlijke oorzaken opwarmt, wat het broeikaseffect versterkt. Vanaf ongeveer 1950 is de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer versneld toegenomen (Atmospheric growth). De ‘sinks’ hebben onvoldoende capaciteit om de uitstoot van broeikasgassen op te nemen.
[[Bestand:Global_carbon_cycle.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Schematische weergave van de totale verstoring van de mondiale koolstofcyclus door antropogene activiteiten, wereldwijd gemiddeld voor het decennium 2013-2022. De antropogene verstoring vindt plaats boven op een actieve koolstofcyclus, met fluxen en voorraden op de achtergrond.''<ref>[https://essd.copernicus.org/articles/15/5301/2023/ Global Carbon Budget 2023 | Earth System Science Data]]</ref>]]

Deze inventarisatie in 2023 van de koolstofcyclus (die vanaf 2011 jaarlijks wordt geüpdatet) geeft aan dat de wereldwijde fossiele CO2-uitstoot (inclusief de opname door cement) verder zal toenemen tot 1,4% boven het niveau van vóór de pandemie van 2019. De auteurs berekenen het resterende koolstofbudget voor een 50% waarschijnlijkheid om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5, 1,7 en 2 °C. Die is gereduceerd tot respectievelijk 75 Gt C (275 Gt CO2), 175 Gt C (625 Gt CO2) en 315 Gt C (1150 Gt CO2) vanaf begin 2024. Uitgaande van de emissieniveaus van 2023 komt dat overeen met ongeveer 7, 15 en 28 jaar.
[[Bestand:Componenten mondiale koolstofbudget.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De 2013-2022 tienjaarsgemiddelde componenten van het mondiale koolstofbudget, gepresenteerd voor '''(a)''' fossiele CO2-emissies (EFOS), '''(b)''' emissies door veranderingen in landgebruik (ELUC), '''(c)''' de CO2-sink in de oceaan (SOCEAN), en '''(d)'''de CO2-sink op het land (SLAND). Positieve waarden voor EFOS en ELUC staan voor een flux naar de atmosfeer, terwijl positieve waarden voor SOCEAN en SLAND staan voor een flux van de atmosfeer naar de oceaan of het land (koolstofput). In alle panelen staan de gele en rode kleuren voor een bron (flux van het land of de oceaan naar de atmosfeer) en de groene en blauwe kleuren voor een sink (flux van de atmosfeer naar het land of de oceaan). Alle eenheden zijn in kilogram koolstof per vierkante meter per jaar (kg C m-2 jr-1).'']]
In de historische periode 1850-2022 was 31 % van de historische emissies afkomstig van veranderingen in landgebruik en 69 % van fossiele emissies. De emissies van fossiele brandstoffen zijn sinds 1960 echter aanzienlijk toegenomen, terwijl veranderingen in landgebruik dat niet hebben gedaan, en daarom was de bijdrage van veranderingen in landgebruik aan de totale antropogene emissies in recente perioden kleiner (18% in de periode 1960-2022 en tot 12% in de periode 2013-2022).

Stijging van de zeewatertemperatuur kan ertoe leiden dat de oceanen minder CO2 kunnen opnemen. Op het land veroorzaken droogte en natuurbranden een afname van de CO2 opname capaciteit van de bodem. Beide hebben een toename van CO2 in de atmosfeer tot gevolg.<ref>[https://academic.oup.com/nsr/article/11/12/nwae367/7831648 Low latency carbon budget analysis reveals a large decline of the land carbon sink in 2023 | National Science Review]</ref>

Een groot internationaal team publiceert jaarlijks een update van de wereldwijde koolstofbalans. De meest recente is die voor 2024.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-519/ Global Carbon Budget 2024 | Earth System Science Data]</ref>
‎<blockquote>'''Bronnen:'''
‎<references /> </blockquote>

Wat is klimaatverandering?

2025-01-31T09:22:53Z

NoraW: /* Het is de mens */

== Samenvatting ==
'''Het klimaat is één van de [http://www.klimaatwiki.org/index.php/Extreme_urgentie#De_grenzen_van_onze_planeet negen planetary boundaries] die sinds ongeveer 1990 voorbij de veilige limiet is. De gevolgen van het overschrijden van die grens zijn maar ten dele terug te draaien en dan ook nog pas op de lange termijn.'''

'''Dit hoofdstuk bespreekt de verschillen tussen weer en klimaat, het natuurlijke broeikaseffect, broeikasgassen, het door de mens veroorzaakte versterkte broeikaseffect, en de invloedrijke weersverschijnselen El Niño en El Niña.'''

'''Deze grafiek, gepubliceerd door het KNMI, vat het verhaal van deze wiki samen. Hij laat zien hoe de gemiddelde temperatuur op Aarde sinds de Industriële Revolutie is gestegen parallel met de stijging van de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer. In verschillende hoofdstukken wordt uitgelegd wat daarvan de oorzaken en gevolgen zijn en wat eraan kan worden gedaan om de schade te beperken.'''
[[Bestand:Klimaatgrafiek KNMI.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|Temperatuur en CO2-concentratie sinds het begin van de jaartelling. Bron: KNMI.]]

== Weer en klimaat ==
'''Weersverandering en klimaatverandering worden nogal eens met elkaar verward: ''“Hoezo opwarming van de Aarde? Kijk naar buiten. Het sneeuwt en het is heel koud.”'' Vaak is zo’n opmerking een bewuste keuze om een zinvol gesprek te frustreren. Hoe het ook zij, het is goed om het verschil tussen weer en klimaat scherp te hebben.'''

Op de site https://earth.nullschool.net/ vind je animaties van de actuele weersituatie: temperatuur, luchtdruk, wind, zeestromingen, chemie en nog veel meer.

<youtube>obsw9qiBnjo</youtube>

==== Weer ====
Weer is wat je buiten voelt op een specifieke dag: warm, koud, regen, zon, wind, enzovoort. Het verandert snel, soms zelfs binnen een uur. Het weer — temperatuur, neerslag, wind — is op elke plaats en op elk moment anders.

Tegelijkertijd is het weer ook in zekere mate voorspelbaar: de dagen in de wintermaanden zijn kouder, grauwer en donkerder, dan in de zomer. In gebieden ver van zeeën en oceanen zijn deze verschillen groter dan in Nederland, dicht bij de zee. Nederland heeft een zeeklimaat, Rusland een landklimaat.

==== Klimaat ====
Klimaat gaat over het ''gemiddelde'' weer in een ''gebied'' over een ''lange periode'', meestal wordt daarvoor 30 jaar gekozen of meer. Klimaat geeft een idee van wat voor soort weer je meestal kunt verwachten in een seizoen of jaar.

== Klimaatverandering ==
Klimaatverandering is dus de verandering van de gemiddelde weersomstandigheden over een langere periode in een bepaalde regio. Klimaat zegt daarmee ook iets over de kans dat een bepaald weertype op een bepaalde plaats en op een bepaalde tijd voorkomt.

Je kunt dus nooit zeggen dat extreme regenbuien (het weer op moment X op plaats Y) het gevolg zijn van klimaatverandering, tenminste niet op dezelfde manier als zeggen dat het glas dat op de grond valt het gevolg is van je hand die het van de tafel duwt. Immers het klimaat is de samenvatting van vele jaren weersverschijnselen. Je kunt wel zeggen dat het vaker optreden van extreme regenbuien het gevolg is van de uitstoot van CO2. (Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Attributie|Attributie]].)

Als we het over klimaatverandering hebben, bedoelen we vaak de opwarming van de Aarde als gevolg van menselijk handelen, de antropogene klimaatverandering (er bestaat dus ook klimaatverandering die niet door de mens wordt veroorzaakt; zie [natuurlijke variatie]). Opwarming is echter maar één onderdeel van klimaatverandering. Omdat de planeet Aarde één groot samenhangend geheel vormt, heeft opwarming ook gevolgen voor neerslagpatronen, weersextremen, smeltende gletsjers, zeespiegelstijging, veranderingen in verdamping door vegetatie, etc.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref>

Het klimaat op Aarde is over lange tijd — in de orde van honderdduizenden tot miljoenen jaren — redelijk stabiel geweest, slechts enkele graden onder en boven de gemiddelde temperatuur in die periode. De huidige opwarming is groter en veel sneller dan ooit in de afgelopen 2 miljoen jaar. En dat is de kern van het probleem.

=== Tempo en locaties moeilijk voorspelbaar ===
Hoewel klimaatverandering moeilijk te voorspellen is, kunnen we, op grond van algemeen bekende natuurkundige principes, betrouwbare uitspraken doen over de oorzaken en gevolgen. De onzekerheid zit hem vooral in (1) de invloed van en de snelheid van de verandering van verschillende elementen, zoals temperatuur, neerslag, wind, bewolking en oceaanstromingen, en (2) de locaties waar deze veranderingen merkbaar zijn. Binnen duidelijk aangegeven onzekerheidsmarges wijzen alle trends in dezelfde richting: door de mens veroorzaakte, versnelde opwarming van de Aarde.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

== Jaarlijkse en lange-termijn variatie ==
Deze grafiek uit het rapport Global Climate Highlights van Copernicus laat de jaarlijkse temperatuurvariatie zien ten opzichte van het langjarig gemiddelde. Daaruit blijkt dat, ondanks de schommelingen van de temperatuur het klimaat een duidelijke opwarmingstrend vertoont.<ref> [https://climate.copernicus.eu/global-climate-highlights-2024 Global Climate Highlights 2024 | Copernicus]</ref>
[[Bestand:Temperatuurstijging.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Verschil in wereldgemiddelde temperatuur (°C) ten opzichte van 1850-1900, gebaseerd op de gemiddelden van maandwaarden uit maximaal zes datasets:'' ''Berkeley Earth, HadCRUT5 en NOAAGlobalTemp (vanaf 1850), GISTEMP (vanaf 1880), ERA5 (vanaf 1940) en JRA-3Q (vanaf september 1947).'' ''De datasets zijn genormaliseerd zodat ze dezelfde gemiddelden hebben voor 1991-2020 en een gemiddelde dataset-offset van 0,88°C is gebruikt om de gemiddelden van 1991-2020 en 1850-1900 aan elkaar te relateren.'' ''De zwarte curve toont een schatting van de klimatologische variatie van de temperatuur op lange termijn.'' ''De rode en blauwe balken tonen de afwijkingen van de jaargemiddelde temperaturen van deze schatting.'' ''Credit: C3S/ECMWF.'']]<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== El Niño en La Niña ===
El Niño is een natuurverschijnsel in de Stille Oceaan waarbij langs de evenaar in de oostelijke Stille Oceaan het normaal koele zeewater in sommige jaren sterk opwarmt. Deze opwarming beïnvloedt het weer wereldwijd, vooral in Noord- en Zuid-Amerika, en soms zelfs in Europa.<ref> [https://celebrating200years.noaa.gov/magazine/enso/el_nino.html The 1997-98 El Niño | NOAA]</ref>

Het tegenovergestelde effect, La Niña, treedt op wanneer het zeewater bij de evenaar ongewoon koud is. Beide verschijnselen zijn onderdeel van het El Niño Southern Oscillation (ENSO)-effect, een onregelmatige cyclus van 2 tot 7 jaar die variaties in wind- en zee-oppervlaktetemperaturen over de tropische oostelijke Stille Oceaan veroorzaakt.
[[Bestand:ENSO.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Tijdens El Niño stijgt de oppervlaktewatertemperatuur van de tropische Stille Oceaan met ongeveer 5 °C. Tijdens La Niña daalt de temperatuur van het oceaanwater met ongeveer dezelfde hoeveelheid. Beide toestanden zijn extreme stadia van één fenomeen. Bron: AHA Centre.''<ref> [https://thecolumn.ahacentre.org/insight/vol-66-getting-to-know-el-nino-la-nina/ Getting to know: El Niño and La Niña | AHA Centre]</ref>]]
Het ENSO-effect zorgt voor temperatuurschommelingen die bovenop de wereldwijde temperatuurstijging komen die het gevolg is van de uitstoot van broeikasgassen. 2023 was een El Niño-jaar. In zulke jaren komen er meer en krachtigere tropische orkanen voor, met zware regenval in sommige regio's en extreme droogte in andere. Wat we tijdens El Niño zien, kunnen we beschouwen als een voorbode van wat ons bij verdere opwarming te wachten staat.<ref> [https://www.climate.gov/news-features/featured-images/global-impacts-el-ni%C3%B1o-and-la-ni%C3%B1a Global impacts of El Niño and La Niña | NOAA]</ref>
[[Bestand:SST Anomalies.gif|miniatuur|''De El Niño-gebeurtenis van 1997-98 met extreme zeeoppervlakte temperatuur (SST) anomalieën in het oosten van de tropische Stille Oceaan.''|gecentreerd|432x432px]]
De kaart toont de afwijkende watertemperaturen [°C] in de oceanen tijdens de laatste sterke El Niño in december 1997.
[[Bestand:Gevolgen temperatuur neerslag El Niño La Niña.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Wereldwijde gevolgen voor temperatuur en neerslag van El Niño en La Niña gebeurtenissen.'']]
Niettemin kunnen we de recordtemperaturen van 2023 — en zeker niet die van 2024 — toeschrijven aan een sterke El Niño. Dit blijkt uit een analyse van de ontwikkeling van de dagelijkse temperaturen tijdens alle El Niño-gebeurtenissen met behulp van de ERA5 reanalyse dataset. Aangezien deze dataset de periode van 1940 tot nu beslaat, geeft het ons zes sterke El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.8 °C) en vier meer gematigde El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.5 °C en < 1.8 °C) om te vergelijken met 2024.<ref> [https://www.theclimatebrink.com/p/how-unusual-is-current-post-el-nino How unusual is current post-El Niño warmth? | The Climate Brink]</ref>
[[Bestand:Temperatuur 6 ENSO's.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Vergelijking van de afwijkingen van de gemiddelde temperatuur tijdens zes El Niño’s (1972-2023). De dikke zwarte lijn is de El Niño van 2023. De grafieken zijn gecentreerd rond het hoogtepunt van de betreffende gebeurtenis. De data hiervan worden gegeven in de legenda.'']]
De figuur hierboven toont de gegevens van zes sterke El Niño gebeurtenissen. Hoge temperaturen in 2023 (ononderbroken zwarte lijn) traden eerder op dan in elke andere sterke El Niño. De piektemperaturen waren vergelijkbaar met andere gebeurtenissen in 2015/2016 en 1997/1998 — ongeveer 0,4 °C boven de “normale” mondiale oppervlaktetemperaturen. De mondiale temperaturen daalden na april een beetje, in lijn met eerdere El Niño-gebeurtenissen.

Na oktober 2023 (maand 10 in de grafiek) zijn de temperaturen wereldwijd echter hoog gebleven, ondanks het feit dat de El Niño condities al lang verdwenen zijn, waardoor het laatste deel van 2024 buiten het bereik valt van andere sterke El Niño's.

Zelfs als we naar de langere termijn kijken, is de ontwikkeling van de mondiale oppervlaktetemperaturen zowel voor als na El Niño ongekend: de temperaturen stegen eerder dan we eerder hebben gezien en de temperaturen zijn langere tijd op een hoog niveau gebleven.

==== Gevolgen voor Europa ====
El Niño en La Niña hebben ook invloed op Europa. Als de Stille Oceaan verandert van El Niño naar La Niña, kan Europa te maken krijgen met veranderingen in temperatuur en neerslag.

Een opwarmend klimaat en de overgang van El Niño naar La Niña kan het risico op hittegolven en droogte in delen van Europa vergroten. Een jaar van El Niño kan evenveel hitte met zich meebrengen als een decennium van door de mens veroorzaakte opwarming. Deze extra hitte en de kans op andere neerslagpatronen kunnen hittegolven en droogtes in sommige delen van Europa erger maken.

Terwijl sommige gebieden te maken kunnen krijgen met meer hittegolven en droogte, kunnen andere gebieden meer overstromingen en extreme regen krijgen. In Zuid-Europa worden de winters natter en warmer, terwijl ze in Noord-Europa droger en kouder worden.

De manier waarop El Niño, La Niña en andere klimaatfactoren werken, kan van invloed zijn op de frequentie en kracht van zware regenval en stormen in Europa.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

== '''Verdieping''': Attributie ==
Nu extreem weer steeds vaker optreedt en tot hele concrete problemen leidt, rijst de vraag of klimaatverandering hier de schuld van is. Tien jaar geleden zouden wetenschappers het moeilijk hebben gehad om deze vraag te beantwoorden. Vandaag de dag kan een nieuw type onderzoek, de zogenaamde attributiewetenschap, bepalen of klimaatverandering sommige extreme gebeurtenissen ernstiger en waarschijnlijker heeft gemaakt, en zo ja, in welke mate.<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/10/04/attribution-science-linking-climate-change-to-extreme-weather/ Attribution Science: Linking Climate Change to Extreme Weather | Columbia Climate School]</ref>

Attributiestudies werken als volgt: wanneer zich een extreme weergebeurtenis voordoet, gaan wetenschappers eerst aan de hand van gegevens uit het verleden na hoe vaak een gebeurtenis van die omvang zou kunnen voorkomen.

Vervolgens wordt onderzocht hoe het klimaat in het verleden zou hebben gereageerd. Dit gebeurt door twee verschillende scenario's met elkaar te vergelijken. In het eerste wordt de frequentie waarin het weersfenomeen optrad in de periode voordat de mens begon met het verbranden van fossiele brandstoffen. Die frequentie wordt bekeken voor een periode van ongeveer 150 jaar. Dit wordt de “contrafeitelijke wereld” genoemd - de wereld die ooit was, maar niet meer bestaat.

Voor het tweede scenario gaat het klimaatmodel terug in de tijd, waarbij de werkelijke broeikasgas concentraties voor elk jaar worden gebruikt zoals ze in de loop van de tijd zijn toegenomen. Door de resultaten van de twee modellen te vergelijken, kunnen onderzoekers schatten hoeveel de menselijke uitstoot van fossiele brandstoffen de kansen heeft veranderd. Statistische methoden worden vervolgens gebruikt om de verschillen te meten in hoe ernstig en frequent de gebeurtenis is.

Als een extreme gebeurtenis bijvoorbeeld twee keer zo vaak voorkomt in het huidige klimaatmodel als in het contrafeitelijke klimaatmodel, kunnen we zeggen dat klimaatverandering de gebeurtenis twee keer zo waarschijnlijk heeft gemaakt als het zou zijn geweest in een wereld zonder door de mens veroorzaakte emissies.

Er zijn inmiddels honderden attributiestudies verschenen. Driekwart van de geanalyseerde extremen werden intenser of waarschijnlijker door klimaatverandering.<ref> [https://interactive.carbonbrief.org/attribution-studies/index.html Mapped: How climate change affects extreme weather around the world | Carbon Brief]</ref>

[[Bestand:Attribution studies.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Screenshot van de interactieve kaart van Carbon Brief van bijna 750 extreme gebeurtenissen en trends.'' ''Rode pictogrammen geven aan dat er menselijke invloed is gevonden, blauwe pictogrammen waar dat niet het geval is, grijze pictogrammen waar het niet duidelijk is.'']]Daarnaast zijn de verschillende soorten attributiestudies de afgelopen 20 jaar verder ontwikkeld en uitgebreid. (Zie Verdieping: Attributie.) Zo werd in 2015 de World Weather Attribution Service opgericht om snel te kunnen reageren, waardoor het gemakkelijker wordt om de menselijke bijdrage aan extreme gebeurtenissen in te schatten.<ref> [https://www.worldweatherattribution.org/ When Risks Become Reality: Extreme Weather In 2024 | World Weather Attribution]</ref>

Zie ook: Oorzaak extreem weer.

=== Databank Klimaatattributie ===

De wetenschap over klimaatattributie speelt een centrale rol in rechtszaken over het klimaat en beleidsvorming. De wetenschap staat centraal in juridische debatten over de causale verbanden tussen menselijke activiteiten, wereldwijde klimaatverandering en de gevolgen voor menselijke en natuurlijke systemen. Deze database bevat 700 wetenschappelijke bronnen georganiseerd onder vier thematische paraplu's: Climate Change Attribution, Extreme Event Attribution, Impact Attribution en Source Attribution.Die kun je verkennen door een van de onderwerpen te selecteren of met een geavanceerd zoekformulier.<ref> [https://climateattribution.org/ Climate Attribution Database]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

== '''Verdieping''': Systeem Aarde ==
[[Bestand:Systeem Aarde2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De vijf met elkaar samenhangende subsystemen van Systeem Aarde.''<ref> [https://mynasadata.larc.nasa.gov/basic-page/about-earth-system-background-information About the Earth as a System: Background Information | My NASA Data]</ref>]]
Een systeem wordt gedefinieerd als een groep op elkaar inwerkende, onderling verbonden of onderling afhankelijke onderdelen die samenwerken om een complex geheel te vormen. Wetenschappers over de hele wereld bestuderen elk van deze kleinere systemen en hoe ze bij elkaar passen om het huidige beeld van onze planeet als geheel te vormen door middel van wat ''Earth System Science'' wordt genoemd.<ref> [https://scied.ucar.edu/learning-zone/earth-system Earth as a System | Center for Science Education]</ref><ref> Lenton, T. (2016). ''Earth system science: a very short introduction''. Oxford University Press.</ref>

Aardsysteem wetenschappers beschouwen de gekoppelde evolutie van het leven en de planeet als één proces, waarbij ze erkennen dat de evolutie van het leven de planeet heeft gevormd en dat veranderingen in het planetaire milieu het leven hebben gevormd.

Het is vergelijkbaar met een groot organisme met geheugen. het menselijk lichaamssysteem. Alle systemen binnen een organisme werken samen om het te onderhouden zodat het goed en gezond functioneert. In termen van Earth System Science zorgt elk van deze systemen ervoor dat de Aarde in (dynamische) balans blijft, een toestand die homeostase wordt genoemd. Op een verstoring volgt een gecoördineerde respons van het hele systeem.<ref> Westbroek, P. (2013). De ontdekking van de aarde: het grote verhaal van een kleine planeet. Balans.</ref>

Het systeem Aarde heeft zowel negatieve als positieve terugkoppelingen, die er samen voor zorgen dat het zelfregulerend is. Dit betekent dat als iets het systeem beïnvloedt, het de neiging heeft om terug te keren naar zijn oorspronkelijke staat. Dit suggereert dat negatieve terugkoppeling de overhand heeft, tenminste als het systeem dicht bij het beginpunt is. Maar als iets het systeem te hard raakt, kan het door positieve terugkoppeling naar een alternatieve toestand worden gestuwd. Met andere woorden, zelfregulatie is geen vast gegeven — het kan uitvallen.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref> (Zie ook [[Feedback loops en tipping points]].)

De wetenschap van het aardsysteem is een behoorlijk breed vakgebied. Het beslaat 4,5 miljard jaar geschiedenis van de Aarde, hoe het systeem nu werkt, voorspellingen van hoe het in de toekomst zal zijn en wat er uiteindelijk zal gebeuren. Er wordt gekeken naar hoe een wereld is ontstaan waarin de mens zich kon ontwikkelen, hoe wij als soort die wereld nu veranderen en hoe een duurzame toekomst voor de mensheid binnen het systeem Aarde eruit zou kunnen zien. De wetenschap van het aardsysteem is een sterk interdisciplinair vakgebied dat elementen uit de geologie, biologie, scheikunde, natuurkunde en wiskunde samenbrengt. Het is een relatief nieuwe wetenschap die deel uitmaakt van een bredere 21e-eeuwse trend om complexe systemen te begrijpen en hun gedrag te voorspellen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Het broeikaseffect =

=== Samenvatting ===
'''Het broeikaseffect werkt als een warme deken rond de Aarde en bestaat uit gassen zoals kooldioxide, methaan en waterdamp die warmte vasthouden.'''

Het broeikaseffect is een natuurlijk proces, dat de planeet op een voor leven optimale temperatuur houdt. Menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, hebben het broeikaseffect versterkt. Door de uitstoot van , kooldioxide (CO2), is de deken als het ware dikker geworden. Daardoor is de temperatuur op aarde gestegen en de energiebalans verstoord. Dat wordt het versterkte broeikaseffect genoemd. (Zie ook Verdieping: Energiebalans.)

Hoewel er nog steeds veel onduidelijk is over klimaatverandering — met name over het tempo en de intensiteit — zijn de natuurkundige processen achter het broeikaseffect volledig begrepen. (Zie Experts zijn het eens.) Uit al het onderzoek blijkt dat op de lange termijn kooldioxide in de atmosfeer de belangrijkste regelknop is voor de temperatuur op Aarde. Kooldioxide is de belangrijkste veroorzaker van de huidige klimaatverandering, de toename ervan is door de mens veroorzaakt en het is ook de mens die de uitstoot ervan kan terugdringen.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.1190653 Atmospheric CO2: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature | Science]</ref>

Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Correlatie CO2 — temperatuur|Verdieping: Correlatie CO2 en temperatuur]].<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Het natuurlijke broeikaseffect ===

Het broeikaseffect vindt plaats wanneer zonlicht de Aarde verwarmt, en een deel van die warmte weer terug gezonden wordt naar de ruimte. Maar broeikasgassen in de atmosfeer, zoals kooldioxide (CO₂) en methaan (CH4), houden een deel van die warmte vast. Dit is net als in een kas waar glas de warmte binnenhoudt. Zonder dit zou de gemiddelde temperatuur op het aardoppervlak ongeveer -18 °C zijn en zou menselijk leven niet bestaan.

De volgende grafiek vergelijkt het spectrum van elektromagnetische straling van de zon met de uitgaande straling van het aardoppervlak.
[[Bestand:Spectra incoming outgoing.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Spectra van de inkomende en uitgaande straling. De uitgaande straling heeft een langere golflengte dan de inkomende zonnestraling. Een deel daarvan heeft precies de juiste golflengte om te worden geabsorbeerd door broeikasgassen (~15 μm).''<ref> [https://www.howglobalwarmingworks.org/ How Global Warming Works]</ref>]]
Het zonnespectrum bevat UV- tot kortgolvige infraroodstraling — inclusief het zichtbare licht. Het opgewarmde aardoppervlak zendt langgolvige infraroodstraling terug. Daarvan wordt een klein deel, met golflengte 15 μm, geabsorbeerd door CO₂ in de atmosfeer.

==== Broeikaseffect in een fles ====
<youtube>Ge0jhYDcazY</youtube>

''Demonstratie van het broeikaseffect die je in de klas kunt uitvoeren.''<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/02/25/carbon-dioxide-cause-global-warming/ How Exactly Does Carbon Dioxide Cause Global Warming?]</ref>

==== Broeikaseffect in de atmosfeer ====
[[Bestand:Animatie atmosfeer.gif|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De zes stappen van het versterkte broeikaseffect. Bron: Australian Government.''<ref> [https://www.dcceew.gov.au/climate-change/policy/climate-science/understanding-climate-change Understanding climate change | Australian Government]</ref>]]'''Stap 1''': Zonnestraling bereikt de atmosfeer van de Aarde - en een deel hiervan wordt teruggekaatst in de ruimte.

'''Stap 2:''' De rest van de zonne-energie wordt geabsorbeerd door het land en de oceanen, waardoor de Aarde wordt verwarmd.

'''Stap 3:''' De warmte straalt van de Aarde naar de ruimte.

'''Stap 4:''' Een deel van deze stralingswarmte wordt vastgehouden door broeikasgassen in de atmosfeer, waardoor de Aarde warm genoeg blijft om leven mogelijk te maken.

'''Stap 5:''' Menselijke activiteiten zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, landbouw en landontginning zorgen ervoor dat er meer broeikasgassen in de atmosfeer terechtkomen.

'''Stap 6:''' Dit houdt extra warmte vast en zorgt ervoor dat de temperatuur van de Aarde stijgt, samen met andere effecten zoals verzuring van de oceanen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Thermostaat ===
Het kooldioxidegehalte in de atmosfeer blijft van nature redelijk constant rond 0,03%, oftewel van iedere miljoen moleculen in de lucht zijn er 300 CO₂-moleculen (ook wel 300 ppm; parts per million genoemd). CO₂ dat bijvoorbeeld vrijkomt bij vulkaanuitbarstingen, ademende mensen en dieren en verbranding van fossiele brandstoffen, wordt uiteindelijk opgenomen door de oceanen en planten. Dit proces helpt de variaties in CO₂-concentraties, en daarmee ook de temperatuurschommelingen, binnen leefbare grenzen te houden.

De atmosfeer, samen met de oceanen, de landmassa’s en het leven vormen één samenhangend systeem, dat functioneert als een natuurlijke thermostaat die de planeet leefbaar houdt. (Zie: [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Systeem Aarde|Verdieping: Systeem Aarde]].) Het huidige leven, inclusief de mens, is geëvolueerd in een periode toen de thermostaat op 15 °C stond.

Dat heeft miljoenen jaren goed gefunctioneerd en de evolutie van microben, planten en dieren mogelijk gemaakt. Totdat menselijke activiteiten de balans begonnen te verstoren

= Natuurlijke variatie =
In de geschiedenis van de Aarde hebben zich al eerder veranderingen in het klimaat voorgedaan, zoals ijstijden en warme periodes. Hoewel er na deze veranderingen uiteindelijk een nieuw evenwicht optrad, gebeurde dat over duizenden tot miljoenen jaren. Veel soorten overleefden deze veranderingen niet, en de ecosystemen die opnieuw ontstonden, waren vaak heel anders dan die daarvoor.

Het grote verschil nu is dat de huidige opwarming vooral door menselijke activiteiten wordt veroorzaakt en in een fractie van de tijd plaatsvindt vergeleken met natuurlijke klimaatveranderingen. Hierdoor wordt de veerkracht van ecosystemen en soorten ernstig op de proef gesteld. Veel planten- en diersoorten kunnen niet snel genoeg migreren of zich aanpassen om deze snelle veranderingen te overleven.

Menselijke samenlevingen zijn ook kwetsbaar voor deze snelle veranderingen. Terwijl de Aarde zich op lange termijn misschien kan herstellen en nieuwe evenwichten kan vinden, is er geen garantie dat menselijke samenlevingen hetzelfde kunnen doen. De maatschappelijke structuren, voedselzekerheid, watervoorziening en infrastructuur zijn niet ontworpen om met zulke snelle en extreme veranderingen om te gaan. Dit kan leiden tot grote sociale en economische instabiliteit, migratiestromen, conflicten, lijden en sterfte. Kortom, de snelheid van de huidige opwarming vormt niet alleen een bedreiging voor de natuur, maar ook voor de toekomst van menselijke samenlevingen.<ref> [https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4924029 A Framework for Assessing Analogy between Past and Future Climates | preprint] </ref>

==== Middeleeuws klimaatoptimum ====
Voor Nederland is uitgebreid historisch onderzoek gedaan naar de rol van klimatologische stabiliteit, maatschappelijke ontwikkeling en biodiversiteit. De uitkomst is dat in het zogeheten Middeleeuws klimaatoptimum (een klimatologisch stabiele en relatief warme periode — maar koeler dan nu) aan het einde van de Middeleeuwen, zowel de landbouw als de biodiversiteit floreerden. <ref> Zanden, J. L. van, Goethem, T. van, Lenders, H. J. R., & Schaminée, J. (2021). ''De ontdekking van de natuur: de ontwikkeling van biodiversiteit in Nederland van ijstijd tot 21ste eeuw''. Prometheus.</ref>

==== PETM ====
Met de nodige voorzichtigheid is het mogelijk perioden in het verleden als analogen te gebruiken voor de huidige opwarming. Een periode die bekend staat als het Palaeocene-Eocene Thermal Maximum (PETM, 55,8 miljoen jaar geleden ) wordt wel genoemd. Tijdens het PETM was het Noordpoolgebied helemaal ijsvrij. Er groeiden palmbomen en zwommen nijlpaarden. Dat maakt het nog geen scenario voor de huidige opwarming.<ref> [https://www.nature.com/articles/ngeo668 Warm and wet conditions in the Arctic region during Eocene Thermal Maximum 2 | Nature Geoscience]</ref>

Op geen moment in het geologische verleden is de Aarde zo snel opgewarmd als in de huidige tijd. Een ideale analogie voor antropogene opwarming is het PETM dan ook niet, maar het geologische verleden biedt wel lessen voor de huidige tijd. <blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''': Geologische geschiedenis =
De Aarde heeft in het verleden meerdere koude en warme perioden gekend. In de loop van een lange geschiedenis is het wereldklimaat door perioden van heet naar koud gegaan. Het tijdperk waarin we nu leven is gekenmerkt door relatief koele temperaturen. Maar voor de opkomst van onze soort, ''Homo sapiens,'' waren de temperaturen gemiddeld veel hoger dan nu. De oorzaak van de temperatuurverandering is de variatie in kooldioxide concentratie van de atmosfeer.

<youtube>2LMfSTq4JIY</youtube>

''Deze animatie van 4,5 miljard jaar geologische geschiedenis laat zien hoe de Aarde een afwisseling van warme en koude perioden heeft doorgemaakt, hoe broeikasgassen daarin een rol speelden en hoe perioden van extreme kou en warmte hebben geleid tot massa uitstervingen.''

=== Van Hothouse naar Icehouse ===
De laatste 66 miljoen jaar van de aardgeschiedenis wordt gekenmerkt door een afwisseling van ‘warmhouse’ naar ‘hothouse’ via ‘warmhouse’ en ‘coolhouse’ naar de huidige periode met een ‘icehouse’ klimaat. Het is dit 'icehouse'-klimaat dat nu door menselijk handelen wordt verstoord.<ref> [https://www.marum.de/en/Dr.-thomas-westerhold/CENOGRID.html Cenozoic Global Reference benthic foraminifer carbon and oxygen Isotope Dataset (CENOGRID)]</ref>

De temperatuurveranderingen lopen parallel met de veranderingen in de kooldioxide (CO₂)-concentratie in de atmosfeer. Dat verband is geen toeval. Verderop worden argumenten gegeven voor een causaal verband tussen die twee: Het klimaat wordt gedreven door broeikasgassen.[[Bestand:Cenozoic CO2 and temp.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Geschatte CO₂ concentratie (zwarte lijn) met 95% betrouwbaarheidsinterval (grijze band). De kleuren tonen de wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur (in K) ten opzichte van de pre-industriële periode. Tijdens het Pleistoceen (~2,58 miljoen tot ~11.700 jaar geleden) kwam het CO2-niveau nooit in de buurt van de huidige concentratie van ~420 ppm in 2022 (stippellijn). Gegevens zijn afkomstig van CenCO2PIP Consortium et al. (2023).''<ref>[https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi5177 Toward a Cenozoic history of atmospheric CO2]</ref> <ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads1526 Hot and cold Earth through time. Reconstructing ancient Earth’s temperature reveals a global climate regulation system | Science]</ref>]]

In de figuur hierboven is het hothouse klimaat ([[Wat is klimaatverandering?#PETM|PETM]], 55,8 miljoen jaar geleden) aangegeven door de donkerrode kleur. Lichtrood is warmhouse, lichtblauw coolhouse en donkerblauw icehouse.

Dit overzicht van het verloop van de temperatuur en het kooldioxidegehalte van de atmosfeer sinds 66 miljoen jaar geleden is gebaseerd op zuurstof- en koolstof-analyses van plankton in boorkernen in de oceaan. Alle warme perioden werden veroorzaakt door een toename van kooldioxide. Vanaf ongeveer 34 miljoen jaar geleden is de Aarde weer in een koele fase gekomen. In die periode zijn mensachtigen geëvolueerd.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba6853 An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years | Science]</ref>

In de warmere perioden — Warmhouse en Hothouse — was wel leven mogelijk, maar dat waren levensvormen die aan die hoge temperaturen waren aangepast. Die zijn inmiddels merendeels uitgestorven. De wereld zoals wij die nu kennen is aangepast aan het huidige, icehouse klimaat. De ontwikkeling van een warme of zelfs hete wereld, zoals die nu dreigt te gebeuren, zal onherroepelijk leiden tot uitsterven van een groot deel van het leven om ons heen en daarmee ook het voortbestaan van de mens bedreigen.

Van belang is niet alleen de temperatuur zelf, maar ook de snelheid waarmee temperatuurveranderingen optreden. Levende wezens zijn aangepast aan zowel het klimaat waarin ze leven als aan andere levenscormen met wie ze samenleven (het ecosysteem). Die aanpassing heeft tijd nodig.Het tempo waarmee de temperatuur op dit moment stijgt is zo hoog dat veel organismen niet voldoende tijd hebben om zich aan te passen of te evolueren. Dit zal vrijwel zeker leiden tot massa-extinctie, omdat ecosystemen ontwricht worden en soorten hun leefgebieden verliezen of niet meer kunnen voldoen aan hun behoeften.

Een recente reconstructie van het atmosferisch kooldioxide gehalte en temperatuur vanaf 485 miljoen jaar geleden tot nu (het Phanerozoïcum) laat een zelfde afwisseling van hothouze en icehouse klimaten zien steeds blijkt kooldioxide de aandrijver van perioden van opwarming.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== IJstijden en tussenijstijden ===
2,58 miljoen jaar geleden is de Aarde van een ‘Coolhouse’ in een ‘Icehouse’ veranderd. Dat betekent dat vanaf dat moment de normale situatie is dat grote ijskappen op het Noordelijk Halfrond zich regelmatig uitbreiden naar lagere breedten. Onder ‘Coolhouse’-omstandigheden hadden zich vanaf 34 miljoen jaar geleden al ijskappen gevormd in Oost en West Antarctica.

De afgelopen 2,58 miljoen jaar van de aardgeschiedenis laten een afwisseling zien van koudere en warmere perioden. Deze klimaatcycli komen overeen met variaties in de baan en de stand van de Aarde, de ‘Milankovitch-cycli’. De Servische meteoroloog Milankovitch ontwikkelde een wiskundig model waarin hij deze cycli combineerde om de variaties in zonnestraling op verschillende breedtegraden van de aarde te berekenen, evenals de bijbehorende oppervlaktetemperaturen.<ref> [https://science.nasa.gov/science-research/earth-science/milankovitch-orbital-cycles-and-their-role-in-earths-climate/ Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth's Climate - NASA Science]</ref>

Deze ritmische variabiliteit werd het meest zichtbaar in proxy-gegevens, die bepaalde aspecten van het klimaat vastleggen, zoals temperatuur en volume van het landijs. Dit wordt bijvoorbeeld weerspiegeld in de zuurstofisotopen samenstelling van marien calciet (CaCO3). Zuurstofisotopen in de kalkskeletjes van mariene organismen zijn een indicator voor historische temperaturen en ijsvolumes, waarbij variaties in de verhouding van deze isotopen een nauwkeurig beeld geven van veranderingen in het klimaat over duizenden jaren.
[[Bestand:Temperature vs CO2.jpg|gecentreerd|miniatuur|450x450px|''Temperatuurverandering (lichtblauw) en verandering van de kooldioxide concentratie (donkerblauw) op basis van metingen aan ijskernen in Antarctica.''<ref> [https://www.ncei.noaa.gov/news/climate-change-context-paleoclimate Climate Change in the Context of Paleoclimate]</ref>]]De ijstijden in de afgelopen 1 miljoen jaar komen voor met een frequentie van 1 per 100.000 jaar, waarbij de koude perioden, de glacialen, gemiddeld 90.000 jaar duren en de warme perioden, de interglacialen, 10.000 jaar. De grafiek van de temperatuur hierboven laat die asymmetrie zien: geleidelijke daling naar glaciale condities en abrupte stijging naar interglaciale condities.

Een interessante nieuwe theorie suggereert dat de warme perioden van de laatste 2 miljoen jaar, de interglacialen, niet het einde vormden van de ijstijden maar in feite onderbrekingen zijn van de natuurlijke toestand van het ‘Icehouse’-klimaat in die periode. De ijstijdcycli worden aangedreven door kleine veranderingen in de instraling van de zon op het Noordelijk Halfrond als gevolg van de Milankovitch-variaties. Die worden versterkt door andere klimaat-feedbacks die leiden tot de grote veranderingen van de ene klimaat toestand in de andere.<ref> [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825224000837 Glacial terminations or glacial interruptions? Earth Science Reviews]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Verstoring door de mens =

==== Samenvatting ====
<references />
'''Door menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, nemen de broeikasgassen toe, en raakt de energiebalans van de Aarde verstoord. Er blijft meer warmte in de atmosfeer, wat leidt tot opwarming van de aarde en veranderingen in het klimaat. Dit noemen we het antropogene of versterkte broeikaseffect.'''

Tijdens alle ijstijden van de afgelopen miljoen jaar hebben de elkaar tegenwerkende processen van de koolstofcyclus ervoor gezorgd dat het kooldioxidegehalte in de atmosfeer stabiel bleef op of onder de 300 delen per miljoen (ppm). Op dit moment is dat niveau echter bijna 422 ppm. Dit is niet alleen het hoogste kooldioxidegehalte dat de mensheid ooit heeft meegemaakt, maar het is ook in een ongekend tempo gestegen, als we op geologische tijdschalen kijken. Waar vergelijkbare veranderingen in het verleden duizenden jaren hebben geduurd, hebben we nu te maken met een stijging in een fractie van die tijd.

==== Het is de mens ====
[[Bestand:Indicatoren voor een opwarmende planeet.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]
De gemiddelde temperatuur op Aarde is sinds 1880 met > 1,3 °C gestegen. Sinds 1975 is de opwarming versneld met 0,2 (±0,1) °C per decennium. De maximumtemperaturen op het land stijgen twee keer zo snel, tot meer dan 1,7 °C.

Dat menselijke activiteit de oorzaak is voor de ongekend snelle stijging van de gemiddelde temperatuur op Aarde volgt uit verschillende, onafhankelijke waarnemingen. In de eerste plaats loopt de temperatuurstijging parallel aan de stijging van de CO2-concentratie vanaf het begin van de Industriële Revolutie. (Zie daarvoor: Verdieping: correlatie CO2— temperatuur.) In de tweede plaats laat geochemisch onderzoek van CO2 in de atmosfeer, de oceanen en ijskernen een duidelijk signatuur zien van fossiele brandstoffen. (Zie daarvoor Verdieping: fossiele koolstof herkennen.)<blockquote>'''''“We play Russian roulette with climate [and] no one knows what lies in the active chamber of the gun . . .”'''''<ref> https://www.nature.com/articles/328123a0.epdf </ref></blockquote>Dit kon Wally Broecker nog schrijven in 1987. Inmiddels is veel meer bekend over de gevolgen van het gebruik van fossiele brandstoffen en kunnen voorspellingen worden gedaan over de termijn waarin die plaatsvinden.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

‎</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.<ref>[https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ How do we know that recent CO2 increases are due to human activities? | Real Climate]</ref>

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' energiebalans ===
CO2 en andere broeikasgassen (BKG) komen in kleine hoeveelheden voor in de atmosfeer van onze planeet. Die hebben invloed op de energiebalans van de Aarde.

De temperatuur van een planeet hangt af van de balans tussen inkomende straling en uitgaande straling. Als de inkomende straling groter is dan de uitgaande straling, zal een planeet opwarmen. Als de uitgaande straling groter is dan de inkomende straling, koelt een planeet af. Een planeet zal neigen naar een toestand van stralingsevenwicht, waarin de stralingsenergie van de uitgaande straling gelijk is aan de stralingsenergie van de geabsorbeerde inkomende straling.<ref> [https://cimss.ssec.wisc.edu/wxwise/homerbe.html The Earth's Radiation Energy Balance]</ref>

Wanneer de hoeveelheid invallend zonlicht die door het aardoppervlak of de atmosfeer wordt geabsorbeerd groter is dan de hoeveelheid uitgaande langgolvige straling die naar de ruimte wordt uitgezonden, is er sprake van onbalans. De energie-onbalans is de fundamentele fysische grootheid die de oppervlaktetemperatuur bepaalt.<ref> [https://www.nature.com/articles/nclimate2876 An imperative to monitor Earth's energy imbalance - Nature Climate Change]</ref><ref> [https://essd.copernicus.org/articles/15/1675/2023/ Heat stored in the Earth system 1960–2020: where does the energy go?]</ref>

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.[[Bestand:Earth heat inventory.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />
</blockquote>

= Welke broeikasgassen zijn er? =

=== Samenvatting ===
'''De belangrijkste broeikasgassen zijn kooldioxide (koolzuurgas, CO2), methaan (CH4) en waterdamp. Daarvan is CO2 de belangrijkste. Alle drie komen van nature voor in de atmosfeer en zorgen ervoor dat de Aarde leefbaar is.'''

=== Kooldioxide ===
'''Van nature komt kooldioxide in een kleine concentratie — ~0,03% — voor in de atmosfeer. Groene planten en cyanobacteriën hebben kooldioxide nodig voor hun stofwisseling. Ze zetten het met behulp van zonlicht om in glucose: fotosynthese.'''

Planten en cyanobacterien nemen CO2 uit de atmosfeer op en bouwen het in het lichaam in. CO2 komt weer in de atmosfeer wanneer ze vergaan of worden opgegeten door dieren (uitademen). Opname en uitstoot zijn min of meer in evenwicht: een boom die tijdens zijn leven CO2 opneemt, staat die weer af wanneer hij dood is. Daardoor is de concentratie CO2 in de atmosfeer licht fluctuerend over de geologische tijd.

Desalniettemin wordt op de geologisch lange termijn veel meer CO2 als koolstof vastgelegd in de aardbodem. Het is opgeslagen als dood plantaardig materiaal in veengrond dat, vastgezet in aardlagen, in de loop van miljoenen jaren samengedrukt is tot bruinkool, steenkool en aardgas. In de oceanen wordt koolstof vastgelegd doordat organismen na afsterven naar de bodem zinken. Op de lange duur kunnen die worden omgezet in aardolie en aardgas.

Het is deze enorme koolstofvoorraad die als fossiele brandstof wordt verstookt, waarbij het CO2 weer vrijkomt. Dit verklaart ook waarom er nu op zo'n korte termijn, zoveel CO2 bij kan komen, en waarom dit ongeëvenaard is in de geschiedenis van de Aarde.

<youtube>8KrgPPO1h0A</youtube>

''Veranderingen van de CO2 concentratie over de afgelopen 800.000 jaar. De CO2-waarde in oktober 2024 was 424 ppm (deeltjes per miljoen).<ref> [https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/history.html Trends in CO2 | NOAA Global Monitoring Laboratory]</ref>''

Deze animatie van NOAA zet de huidige toename van de CO2 concentratie in het perspectief van de variaties in de afgelopen 800.000 jaar, de periode van de ijstijden.

De animatie begint met directe observaties van de CO2 concentratie door het Mauna Loa observatorium in Hawaii en een wereldwijd netwerk van andere meetpunten, gevolgd door metingen van CO2 concentraties in ijskernen van Antarctica.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Fossiele brandstoffen ===
'''De toename van CO2 in de atmosfeer is het gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen. Natuurlijke processen hebben daar nauwelijks aan bijgedragen. De Industriële Revolutie is de start van die toename, die vanaf ongeveer 1950 steeds sterker werd.'''

Fossiele brandstoffen en hun uitstoot zijn een universele verspilling van energie. Om precies te zijn: ongeveer 67% van de totale energie van alle gebruikte fossiele brandstoffen gaat verloren in de atmosfeer als kooldioxide, andere oxiden, waterdamp en warmte. Slechts de resterende 33% van de energie wordt daadwerkelijk gebruikt om dingen aan te drijven, te transporteren en te verwarmen.
[[Bestand:Toename broeikasgassen sinds 1850.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Uitstoot van kooldioxide (CO₂) door fossiele brandstoffen en industrie. Veranderingen in landgebruik zijn inbegrepen.''<ref>[https://ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions Greenhouse gas emissions | Our World in Data]</ref>]]

In december 2024 was de concentratie ~425 ppm.<ref>[https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/?intent=121 Carbon Dioxide LATEST MEASUREMENT | NASA]</ref> Sinds het begin van het industriële tijdperk in de 18e eeuw hebben menselijke activiteiten de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer met 50% doen toenemen. Dat betekent dat de hoeveelheid CO₂ nu 150% is van de waarde in 1750. Deze door de mens veroorzaakte stijging is groter dan de natuurlijke stijging aan het einde van de laatste ijstijd, 20.000 jaar geleden, de laatste grote, natuurlijke opwarming.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

==== Sinds de Industriële Revolutie ====
[[Bestand:Annual CO2 emissions.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Jaarlijkse kooldioxide (CO2) uitstoot door gebruik van fossiele brandstoffen en industrie vanaf 1750. Veranderingen in landgebruik zijn niet meegerekend.''<ref> [https://ourworldindata.org/co2-emissions CO₂ emissions | Our World in Data]</ref>]]
De uitstoot was 36,8 miljard ton in 2023, 1,1% meer dan het jaar ervoor. In minder dan 200 jaar heeft de mens de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer verhoogd tot 425 ppm; de pre-industriële waarde was 278 ppm. Dit is de belangrijkste oorzaak van de huidige opwarming van de Aarde.<ref> [https://globalcarbonbudget.org/fossil-co2-emissions-at-record-high-in-2023/ Fossil CO2 emissions at record high in 2023 - Global Carbon Budget]</ref>

De uitstoot van fossiele CO2 daalt in sommige regio's, waaronder Europa en de VS, maar stijgt over het algemeen — en wetenschappers zeggen dat wereldwijde actie om fossiele brandstoffen terug te dringen niet snel genoeg gaat om gevaarlijke klimaatverandering te voorkomen.

Het beste beschikbare bewijs laat zien dat de opwarming waarschijnlijk min of meer zal stoppen zodra de uitstoot van kooldioxide (CO2) nul is, wat betekent dat de mens de macht heeft om de toekomst van het klimaat te kiezen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.<ref> [https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1256273/full Michael Mann: Warming ends when carbon pollution stops | Frontiers]</ref><ref>[https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1327653/full H Damon Matthews : How much additional global warming should we expect from past CO2 emissions? | Frontiers]/</ref>

Dat is in overeenstemming met IPCC scenario RCP2.6 met ambitieus klimaatbeleid. Onzekere factoren die samenhangen met omslagpunten, zoals het dooien van de permafrost, kunnen voor een verdere stijging van 0,2 tot 0,3 °C zorgen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.

Voor een uitleg over het effect van nul-emissie zie het artikel in Carbon Brief: ''Explainer: Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached?''<ref> [https://www.carbonbrief.org/explainer-will-global-warming-stop-as-soon-as-net-zero-emissions-are-reached/ Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached]</ref>

Er zijn aanwijzingen dat de gezamenlijke werking van albedo, koolstof uit ontdooiende permafrost (zowel als CH4 als CO2) en waterdamp in warme lucht er samen voor zorgen dat de temperatuur hoog blijft, zelfs als de CO2-concentratie afneemt. Dat betekent dat de klimaatverandering die al heeft plaatsgevonden moeilijk ongedaan te maken zal zijn zonder grootschalige netto negatieve emissies. <ref>[https://www.nature.com/articles/s41598-020-75481-z Jorgen Randers, Ulrich Goluke: An earth system model shows self-sustained thawing of permafrost even if all man-made GHG emissions stop in 2020 | Nature]</ref>

Om het klimaat te stabiliseren, moet de uitstoot van broeikasgassen stoppen. Daling van het CO2-niveau en daling van de temperatuur vraagt om andere maatregelen. <ref>
[https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007GL032388 H. Damon Matthews, Ken Caldeira: Stabilizing climate requires near-zero emissions | GRL]</ref> Zie daarvoor: Mitigatie.
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== Cementproductie ===
De cementindustrie is de tweede belangrijkste oorzaak van het stijgende kooldioxidegehalte op Aarde. Een ander nadeel is dat beton wordt gebruikt om harde oppervlakken te creëren die verhinderen dat regenwater door de bodem wordt opgenomen. Dat vergroot de kans op bodemerosie, watervervuiling en overstromingen.<ref> [https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_impact_of_concrete Environmental impact of concrete | Wikipedia]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/s41467-023-43660-x Projecting future carbon emissions from cement production in developing countries | Nature]</ref>

Bij de productie van cement komt kooldioxide vrij. Dit komt doordat calciumcarbonaat (CaCO3) wordt afgebroken wanneer het wordt verhit, waarbij kooldioxide (CO2) en ongebluste kalk (CaO) worden gevormd. Er wordt ook veel energie gebruikt, vooral uit de verbranding van fossiele brandstoffen. De cementproductie is goed voor ongeveer 1,6 miljard ton kooldioxide per jaar — ongeveer 8% van de wereldwijde CO2-uitstoot.<ref>[https://ourworldindata.org/grapher/annual-co2-cement Annual CO₂ emissions from cement | Our World in Data]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Waterdamp ===
Sommige mensen — met name klimaatsceptici — denken dat waterdamp de belangrijkste oorzaak is van de huidige opwarming van de Aarde, maar dat is een omdraaiing van oorzaak en gevolg. Waterdamp neemt toe naarmate de Aarde warmer wordt, maar dit betekent niet dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming. Waterdamp versterkt de opwarming door andere broeikasgassen.<ref>[https://science.nasa.gov/earth/climate-change/steamy-relationships-how-atmospheric-water-vapor-amplifies-earths-greenhouse-effect/ Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Amplifies Earth’s Greenhouse Effect | NASA]</ref>
[[Bestand:Waterdamp broeikasgas.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Het mechanisme van de positieve terugkoppeling van waterdamp in de atmosfeer. Bron: NASA and NOAA Historic NWS Collection.'']]
Wanneer broeikasgassen zoals kooldioxide en in de atmosfeer methaan toenemen, stijgt de temperatuur op Aarde. Hierdoor neemt de verdamping boven water- en landoppervlakken toe. Warmere lucht kan meer vocht vasthouden (7% meer voor elke graad opwarming), dus komt er meer waterdamp in de lucht. De reden is dat waterdamp niet zo gemakkelijk condenseert en als neerslag uit de atmosfeer valt als bij lagere temperaturen. De waterdamp absorbeert net als kooldioxide en methaan de warmte die vanaf de Aarde wordt uitgestraald, waardoor de atmosfeer verder opwarmt en er nog meer waterdamp ontstaat.

Dit is een positieve terugkoppeling die het broeikaseffect versterkt. Geschat wordt dat dit effect meer dan het dubbele is van de opwarming die zou plaatsvinden door de toename van kooldioxide alleen.

De verklaring hiervoor is dat broeikasgassen in de droge lucht in de atmosfeer — kooldioxide, methaan, lachgas, ozon en chloorfluorkoolwaterstoffen — '''niet-condenseerbare''' gassen zijn. Niet-condenseerbare gassen kunnen (onder natuurlijke, aardse omstandigheden) niet vloeibaar worden, zelfs bij de zeer koude temperaturen aan de bovenkant van de troposfeer, op de grens van de stratosfeer. Terwijl de atmosferische temperaturen veranderen, blijft de concentratie van niet-condenseerbare gassen stabiel, tenzij menselijke activiteiten hun concentratie verhogen.

Waterdamp daarentegen is een '''condenseerbaar''' broeikasgas — het kan van een gas in een vloeistof veranderen. De concentratie is afhankelijk van de temperatuur van de atmosfeer. Hierdoor is waterdamp het enige broeikasgas waarvan de concentratie toeneemt ''door de'' opwarming van de atmosfeer, waardoor de atmosfeer nog meer opwarmt. Als andere terugkoppelingen worden meegerekend, is de totale opwarming door een potentiële verandering van 1°C veroorzaakt door CO2 in werkelijkheid wel 3°C.

Als niet-condenseerbare broeikasgassen niet zouden toenemen, zou de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer onveranderd zijn ten opzichte van het niveau van voor de Industriële Revolutie.

Een uitvoerige bespreking van de klimaatmythe dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming en niet kooldioxide en andere door de mens uitgestoten broeikasgassen, vind je op de site van Skeptical Science.<ref>[https://skepticalscience.com/water-vapor-greenhouse-gas.htm Explaining how the water vapor greenhouse effect works | Skeptical Sc8ence]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Methaan ===
Methaan, CH4, draagt aanzienlijk bij aan de opwarming van de Aarde en is verantwoordelijk voor ongeveer 30% van de klimaatverandering sinds het pre-industriële tijdperk. Over een periode van 100 jaar is het 28 keer effectiever dan kooldioxide in het vasthouden van warmte en 84 keer effectiever over een periode van 20 jaar. <ref>[https://www.usgs.gov/news/featured-story/climate-warming-likely-cause-large-increases-wetland-methane-emissions Climate Warming is Likely to Cause Large Increases in Wetland Methane Emissions | USGS]</ref><ref> [https://energy.ec.europa.eu/topics/carbon-management-and-fossil-fuels/methane-emissions_en Methane Emissions | European Commission]</ref>

Methaanemissies zijn voornamelijk het gevolg van menselijke activiteiten, onder andere kolenmijnen, aardgaslekken, afvalwaterzuiveringsinstallaties, scheten en oprispingen van herkauwers zoals koeien, schapen en geiten, rottend organisch afval op stortplaatsen, en termietenheuvels. (Zelfs lactose-intolerante familieleden dragen in minieme hoeveelheden bij aan deze uitstoot!) <ref>[https://climate.mit.edu/ask-mit/how-much-does-natural-gas-contribute-climate-change-through-co2-emissions-when-fuel-burned How much does natural gas contribute to climate change through CO2 emissions when the fuel is burned, and how much through methane leaks? | MIT Climate Portal]</ref>

Methaan wordt in de atmosfeer snel omgezet in kooldioxide en draagt op die manier bij aan het broeikaseffect.<ref>[https://theconversation.com/i-was-an-exxon-funded-climate-scientist-49855 I was an Exxon-funded climate scientist | The Conversation]</ref>

Andere bronnen van methaanuitstoot zijn uitdrogende veenmoerassen en ontdooiende permafrost (= permanent bevroren bodem).<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Basislijn ‘Parijs’ ===

De Overeenkomst van Parijs definieert “pre-industriële” niveaus niet expliciet, wat leidt tot verschillende interpretaties. Over het algemeen wordt de periode 1850-1900 gebruikt als basislijn, die het begin van de uitstoot van broeikasgassen door de industriële revolutie weergeeft. Sommige onderzoekers beweren echter dat een eerdere periode, zoals 1720-1800, een nauwkeurigere basislijn kan zijn vanwege lagere concentraties broeikasgassen en natuurlijke klimaatvariabiliteit in die tijd. Het IPCC heeft in zijn rapporten ook verwezen naar 1750 als pre-industriële marker.<ref> https://www.climate-lab-book.ac.uk/2017/defining-pre-industrial/ </ref><blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': Correlatie CO2 — temperatuur ===
[[Bestand:Surface temperature CO2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Gemiddelde oppervlaktetemperatuur en concentratie van kooldioxide (CO2) in de atmosfeer 1850-2023). Bron: NOAA.'']]
Gedurende de geschiedenis van de Aarde hebben natuurlijke oorzaken, zoals astronomische variaties (variaties in de stand van de aardas en de baan van de Aarde om de zon) en vulkanisme, geleid tot schommelingen in de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer. Deze waren de drijvende kracht achter natuurlijke klimaatveranderingen, zoals ijstijden en warmere periodes.
[[Bestand:CO2 Antarctic temperature.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Correlatie van kooldioxideconcentratie en temperatuur. Gegevens van ijskernen in Antarctica. Bron: NASA. Grafieken door Robert Simmon van data uit Lüthi et al., 2008, en Jouzel et al., 2007.''<ref>[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle/page4.php Changes in the Carbon Cycle | NASA]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature06949 High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present | Nature]</ref><ref>[https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.1141038 Orbital and Millennial Antarctic Climate Variability over the Past 800,000 Years | Science]</ref>]]
De hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer is de afgelopen 800.000 jaar nauw gecorreleerd met de temperatuur. Oorspronkelijk werden temperatuurveranderingen veroorzaakt door astronomische variaties, maar verhoogde temperaturen leidden tot het vrijkomen van CO₂ in de atmosfeer, wat de opwarming verder versnelde. Gegevens uit ijskernen op Antarctica bevestigen deze lange-termijn correlatie, tot ongeveer 1900.<ref>[https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/ A Graphical History of Atmospheric CO2 Levels Over Time | Earth.Org]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature10915 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation | Nature]</ref>

Wanneer we nog verder teruggaan in de tijd, zien we dezelfde correlatie tussen CO₂-concentratie in de atmosfeer en de oppervlaktetemperatuur op Aarde. Wanneer CO2 laag is, is de Aarde koud, wanneer die hoog is, is de Aarde warm of zelfs heet, met temperaturen variërend van 11 tot 36 °C. CO₂ is de belangrijkste aandrijving van het klimaat. Dat blijkt uit een analyse die geologische gegevens tot 485 miljoen jaar geleden combineert met modelonderzoek. De studie laat verder zien dat de temperatuur over de afgelopen 2 miljoen jaar gemiddeld 15 °C was, met schommelingen niet groter dan 5 °C.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>

Het team verzamelde meer dan 150.000 schattingen van de temperatuur in de oudheid, berekend op basis van vijf verschillende chemische indicatoren voor temperatuur die bewaard zijn in fossiele schelpen en andere soorten organisch materiaal. Hun collega's van de Universiteit van Bristol maakten meer dan 850 modelsimulaties van hoe het klimaat op aarde er in verschillende perioden in het verre verleden uit zou kunnen hebben gezien op basis van de positie van de continenten en de samenstelling van de atmosfeer. De onderzoekers combineerden vervolgens deze twee groepen gegevens om de meest nauwkeurige curve te maken van hoe de temperatuur op aarde de afgelopen 485 miljoen jaar heeft gevarieerd.
Het huidige klimaat is veel koeler en met matiger temperatuurvariaties dan in het grootste deel van daaraan voorafgaande tijd. Echter, de huidige opwarming gaat in een tempo dat vele malen sneller is dan ooit in de lange aardgeschiedenis. Eerdere episoden van snelle opwarming gingen vaak gepaard met massale uitsterving.
<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Gevoeligheid ===
Uit nieuw onderzoek blijkt dat de temperatuur van de atmosfeer mogelijk gevoeliger is voor de CO₂-concentratie dan eerder werd aangenomen. Een verdubbeling van de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer zou volgens deze studie kunnen leiden tot een temperatuurstijging van 7 tot wel 14 graden Celsius.<ref> [https://www.nioz.nl/en/news/co2-puts-heavier-stamp-on-temperature-than-thought CO2 puts heavier stamp on temperature than thought | NIOZ]</ref>

Deze bevindingen komen uit de analyse van bodemmateriaal uit de Stille Oceaan, nabij de kust van Californië, uitgevoerd door onderzoekers van NIOZ en de universiteiten van Utrecht en Bristol.<ref> [https://www.nature.com/articles/s41467-024-47676-9 Continuous sterane and phytane δ13C record reveals a substantial pCO2 decline since the mid-Miocene | Nature]</ref>

"De geconstateerde temperatuurstijging is aanzienlijk groter dan de 2,3 tot 4,5 graden waar het VN-klimaatpanel, het IPCC, tot nu toe rekening mee hield," aldus Caitlyn Witkowski, de hoofdauteur van het artikel. De door deze onderzoekers gevonden waarde van de klimaatgevoeligheid komt overeen met de 8 °C bij een verdubbeling van CO2 die ander onderzoek opleverde.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Levensduur van CO2 in de atmosfeer ===
Klimaatsceptici voeren vaak aan dat CO2 niet kan bijdragen aan de opwarming, omdat het maar kort in de atmosfeer blijft. Dat argument wordt weerlegd op de site skepticalscience.com.

De redenering van klimaatsceptici gaat als volgt:

# Voorspellingen voor het Global Warming Potential (GWP) door het IPCC gaan over het opwarmende effect van CO2 op verschillende tijdschalen; 20, 100 en 500 jaar.
# Maar CO2 heeft slechts een levensduur van 5 jaar in de atmosfeer.
# Daarom kan CO2 niet de opwarming op lange termijn veroorzaken die het IPCC voorspelt.

Deze bewering is onjuist. (A) is waar. (B) is ook waar. Maar B is irrelevant en misleidend, dus daaruit volgt niet dat C daarom waar is. Dit is de bekende drogredenering ''non sequitur''.

De bewering hangt af van wat levensduur betekent. Om dit te begrijpen, moeten we eerst begrijpen wat een boxmodel is. In een milieu context worden systemen vaak beschreven door vereenvoudigde box modellen. Een eenvoudig voorbeeld (uit de schooltijd) van de watercyclus heeft slechts 3 boxen: wolken, rivieren en de oceaan.

In de woordenlijst van het 4e IPCC-Assessment Report heeft “levensduur” verschillende betekenissen. De meest relevante is:<blockquote>Omlooptijd (T) (ook wel globale atmosferische levensduur genoemd) is de verhouding tussen de massa M van een reservoir (bijvoorbeeld een gasvormige verbinding in de atmosfeer) en de totale verwijderingssnelheid S uit het reservoir: T = M / S. Voor elk verwijderingsproces kunnen afzonderlijke omlooptijden worden gedefinieerd. In de bodemkoolstof biologie wordt dit de gemiddelde verblijftijd genoemd.</blockquote>Met andere woorden, de verblijftijd is de gemiddelde tijd die een individueel deeltje doorbrengt in een bepaalde box. Het wordt berekend als de grootte van de box (reservoir) gedeeld door de totale stroomsnelheid in (of uit) een box.

[[Bestand:Levensduur CO2 atmosfeer.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Dit diagram van de koolstofcyclus toont de opslag en jaarlijkse uitwisseling van koolstof tussen de atmosfeer, de hydrosfeer en de geosfeer in gigaton - of miljarden tonnen - koolstof (GtC). Het verbranden van fossiele brandstoffen door mensen voegt ongeveer 5,5 GtC koolstof per jaar toe aan de atmosfeer.'']]In het bovenstaande diagram van de koolstofcyclus zijn er twee reeksen getallen. De zwarte getallen geven de grootte van de box aan, in gigaton koolstof (GtC). De paarse getallen zijn de fluxen (of stroomsnelheid) van en naar een box in gigaton koolstof per jaar (Gt/j).

Even snel tellen leert dat er elk jaar ongeveer 200 Gt C de atmosfeer verlaat en binnenkomt. Bij een eerste benadering kunnen we, gezien de grootte van het reservoir van 750 Gt, uitrekenen dat de verblijftijd van een gegeven molecuul CO2 750 Gt C / 200 Gt C . y-1 = ongeveer 3-4 jaar. Zorgvuldig tellen van de bronnen (aanvoer) en putten (afvoer) laat echter zien dat er een netto onbalans is; koolstof in de atmosfeer neemt toe met ongeveer 3,3 Gt per jaar.

Het is waar dat een individuele CO2-molecuul een korte verblijftijd heeft in de atmosfeer. Maar wanneer een CO2-molecuul de atmosfeer verlaat, ruilt het in de meeste gevallen gewoon van plaats met een molecuul in de oceaan. Het opwarmingsvermogen van CO2 heeft dus weinig te maken met de verblijftijd van individuele CO2 moleculen in de atmosfeer.

Wat echt bepalend is voor het opwarmingsvermogen is hoe lang de extra CO2 in de atmosfeer blijft. CO2 is in wezen chemisch inert in de atmosfeer en wordt alleen verwijderd door biologische opname en door het oplossen in de oceaan. Biologische opname (met uitzondering van de vorming van fossiele brandstoffen) is koolstofneutraal: Elke boom die groeit zal uiteindelijk sterven en ontbinden, waarbij CO2 vrijkomt. (Ja, er is misschien wat winst te behalen door herbebossing, maar die is waarschijnlijk klein vergeleken met de uitstoot van fossiele brandstoffen).

Het oplossen van CO2 in de oceanen gaat snel, maar het probleem is dat de bovenkant van de oceaan “vol raakt” en de bottleneck is dus de overdracht van koolstof van het oppervlaktewater naar de diepe oceaan. Deze overdracht wordt grotendeels bepaald door de lange omlooptijd van de oceaan van 500-1000 jaar. Daarom is een tijdschaal voor het CO2 opwarmingspotentieel tot 500 jaar heel redelijk.<blockquote>'''Bronnen''':

[https://skepticalscience.com/co2-residence-time.htm CO2 emissions change our atmosphere for centuries]

[https://archive.ipcc.ch/pdf/glossary/ar4-wg1.pdf IPCC AR4 Annex I Glossary]

[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle The Carbon Cycle]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Methaan, krachtig broeikasgas ===
[[Bestand:Global methane budget 2010-2019.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Bron: Global Carbon Project''<ref>[https://www.globalcarbonproject.org/methanebudget/index.htm Global Methane Budget | The Global Carbon Project]</ref>]]
Bij het vergelijken van de effecten van methaan (CH4) en kooldioxide (CO2) zijn twee dingen belangrijk. Ten eerste is methaan een veel krachtiger broeikasgas dan kooldioxide. Ten tweede is de verblijftijd in de atmosfeer veel korter voor methaan dan voor kooldioxide, omdat methaan vrij snel wordt omgezet naar kooldioxide. Als gevolg daarvan neemt de bijdrage van methaanemissies in het verleden aan de opwarming van de aarde in de loop van de tijd af, simpelweg omdat deze emissies geleidelijk door natuurlijke processen uit de atmosfeer worden verwijderd.

Over een periode van 100 jaar kan dezelfde hoeveelheid methaan als kooldioxide de Aarde ongeveer 30 keer meer opwarmen. Over een periode van alleen de eerste twintig jaar na uitstoot is het aardopwarmingsvermogen van methaan meer dan 80 keer zo groot als dat van een gelijke hoeveelheid kooldioxide. Hoe langer de toekomstige tijdschaal, hoe lager de impact van methaan dat al in de atmosfeer is vrijgekomen. De andere kant van het verhaal is dat als je de opwarming van de aarde snel wilt afremmen, een vermindering van de methaanuitstoot heel effectief is.

Meer informatie over het methaanbudget, en het verminderen van de effecten van de toenemende methaanuitstoot is te vinden op de site Global Methane Budget 2000–2020 en een artikel in Environmental Research Letters.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-115/ Global Methane Budget 2000–2020 Global Methane Budget 2000–2020 | Earth System Science Data]</ref><ref> [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ad6463 Human activities now fuel two-thirds of global methane emissions | Environmental Research Letters]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': lachgas ===
Lachgas (N2O) is een krachtig broeikasgas, en de uitstoot ervan neemt al decennia toe, voornamelijk door mestproductie en het gebruik van kunstmest. Wanneer we spreken over de stikstofcrisis, gaat het vaak over stikstofverbindingen die de bodem en het oppervlaktewater, zoals sloten, rivieren, meren en oceanen, vervuilen. Deze stikstof komt uit dierlijke mest, kunstmest of wordt uitgestoten door auto's, fabrieken en de verbranding van biomassa, en schaadt de biodiversiteit.

Het stikstofprobleem is echter breder dan dat. Bacteriën en chemische processen in de bodem en het water zetten een deel van deze stikstofverbindingen om in lachgas, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron''': [https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ RealClimate: How do we know that recent CO2 increases are...]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Welke broeikasgassen dragen hoeveel bij? ===
[[Bestand:Physical drivers of climate change.png|gecentreerd|miniatuur]]
Deze grafiek toont de belangrijkste broeikasgassen: kooldioxide (CO₂), methaan (CH4) en waterdamp (H2O), en hun bijdrage aan de opwarming van de atmosfeer, gemeten in graden Celsius. Zonder deze gassen zou de aarde een onleefbare, ijskoude planeet zijn.

Er zijn natuurlijke bronnen van kooldioxide in de atmosfeer, zoals de uitstoot van gassen uit de oceaan, ontbindende vegetatie en andere biomassa, vulkaanuitbarstingen, natuurlijk voorkomende bosbranden en zelfs oprispingen van herkauwende dieren. Deze natuurlijke bronnen van kooldioxide worden gecompenseerd door ‘sinks’, zoals fotosynthese door planten op het land en in de oceaan, directe absorptie in de oceaan en de vorming van bodems en veen.

Zwaveldioxide, stikstofoxiden en aerosolen stimuleren de wolkenvorming, wat een afkoelend effect op de atmosfeer heeft. Het nettoresultaat van broeikasgasuitstoot en wolkenvorming is echter een opwarming van de atmosfeer.<blockquote>'''Bron''': [https://science2017.globalchange.gov/chapter/2/ Climate Science Special Report: Physical Drivers of Climate Change]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Vulkanen ===
Vulkanen zijn een andere bron van CO2. Vulkanen kunnen van invloed zijn op klimaatverandering. Bij een grote explosieve uitbarsting worden veel vulkanisch gas, aerosoldruppels en as de stratosfeer in gestuurd. De meeste as die terug op aarde valt, wordt binnen enkele dagen of weken afgevoerd en heeft dus niet veel effect op klimaatverandering. Gassen zoals zwaveldioxide die vrijkomen door vulkanen kunnen echter wereldwijde afkoeling veroorzaken, terwijl vulkanische koolstofdioxide, dat een broeikasgas is, de opwarming van de aarde kan bevorderen.

In het geologische verleden hebben ze, naast andere factoren, bijgedragen aan klimaatverandering. De hoeveelheid CO2 die individuele vulkanen uitstoten, valt echter in het niet bij wat er nu de atmosfeer in gaat. Alle vulkanen die in deze tijd op de planeet actief zijn, stoten minder dan één procent van de kooldioxide uit die menselijke activiteiten veroorzaken. (Zie ook de grafiek in Verdieping: Verder terug in de tijd.)

Een uitzondering hierop vormen grote, zg. ‘flood basalt events’. Dat zijn langdurige perioden van uitvloeien van lava over enorme gebieden waarbij ook kooldioxide in grote hoeveelheden vrijkomt. Die gebeurtenissen hebben in het verleden invloed gehad op het klimaat en het uitsterven van soorten. Het belangrijkste effect lijkt te zijn het vertragen van het herstel na een broeikas opwarming. De laatste van deze gebeurtenissen vond tientallen miljoenen jaren geleden plaats. Op dit moment is daarvan geen sprake.<ref>[https://www.nature.com/articles/s41561-024-01574-3 Cryptic degassing and protracted greenhouse climates after flood basalt events | Nature Geoscience]</ref>

Dat weerlegt dan ook de claim van sommige klimaatsceptici dat de uitstoot door fossiele brandstoffen lager is dan die door vulkanen.<ref>[https://skepticalscience.com/volcanoes-and-global-warming.htm Do volcanoes emit more CO2 than humans? | Skeptical Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofputten (‘carbon sinks’) ===
De verklarende woordenlijst van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) definieert koolstofputten (carbon sink) als “Een reservoir (natuurlijk of menselijk, in bodem, oceaan en planten) waar een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas wordt opgeslagen. Merk op dat UNFCCC artikel 1.8 naar een put verwijst als elk proces, activiteit of mechanisme dat een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert." (IPCC, n.d.).

Een '''koolstofput''' is een natuurlijk of kunstmatig koolstofvastlegging (''sequestration'') proces dat een broeikasgas, een aërosol of een precursor van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert. Deze putten vormen een belangrijk onderdeel van de natuurlijke koolstofcyclus. Een overkoepelende term is '''koolstofreservoir''', dat zijn alle plaatsen waar koolstof op Aarde kan zijn, dus de atmosfeer, oceanen, bodem, flora, reservoirs van fossiele brandstoffen enzovoort. Een koolstofput is een soort koolstofreservoir dat het vermogen heeft om meer koolstof uit de atmosfeer op te nemen dan er vrijkomt.
[[Bestand:Koolstofputten.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Werking van koolstofputten (carbon sinks).''<ref name=":0">[https://xcaliburmp.com/solution/smart-natural-carbon-sink/ Natural Carbon Sink - Xcalibur Smart Mapping]</ref>]]De oceanen zijn verreweg de grootste koolstofput. Phytoplankton (plantaardig plankton) verwerkt door fotosynthese een deel van de kooldioxide uit de atmosfeer de rest wordt opgenomen in het oceaanwater en zorgt daar voor een toename van de zuurgraad. Zie Oceaanverzuring.[[Bestand:Carbon Storage in Earths Ecosystems.jpg|gecentreerd|miniatuur|799x799px|''Koolstofbronnen en -putten op land.''<ref name=":0" />]]Bossen spelen een belangrijke rol bij de regulering van het klimaat. Ze absorberen koolstof, in de vorm van kooldioxide, uit de atmosfeer en slaan die op. Koolstof wordt op drie manieren opgeslagen. In levende biomassa zoals bladeren, takken, boomstammen en wortels. In dode biomassa, houtresten en bladstrooisel. In de bodem. Een groot deel van de koolstof lekt weer terug naar de atmosfeer, als gevolg van ontbossing, bosbranden en andere verstoring.

Wetlands, veenmoerassen, getijdegebieden en mangrovebossen, vormen de grootste koolstofput op land. Ook daar zien we een sterke achteruitgang van het vermogen om als koolstofput te functioneren.<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofcyclus ===
[[Bestand:Annual Carbon Emissions and their Partitioning.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Ontwikkeling van de jaarlijkse koolstofuitstoot en -reservoirs vanaf 1850. Gecombineerde componenten van het mondiale koolstofbudget als functie van de tijd, voor fossiele CO2-emissies. In het eerste diagram (a) staan jaarlijkse schattingen van elke flux (in Gt C jr-1) en in het tweede diagram (b) de cumulatieve flux (de som van alle voorgaande jaarlijkse fluxen, in Gt C) sinds het jaar 1850. Koolstofputten tellen niet precies op tot de som van de emissies, wat resulteert in een budgettaire onbalans (BIM) die wordt weergegeven door het verschil tussen de onderste rode lijn (die de totale emissies weerspiegelt) en de som van de koolstoffluxen in de oceaan, op het land en in de atmosfeer.'']]
De grafiek laat zien dat het grootste deel van de CO₂-uitstoot wordt opgenomen door natuurlijke CO₂-reservoirs (‘sinks’), zoals plantengroei en de bodem (Land sink) en oceanen (Ocean sink). Deze kunnen echter ook broeikasgassen vrijgeven wanneer de aarde door niet-natuurlijke oorzaken opwarmt, wat het broeikaseffect versterkt. Vanaf ongeveer 1950 is de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer versneld toegenomen (Atmospheric growth). De ‘sinks’ hebben onvoldoende capaciteit om de uitstoot van broeikasgassen op te nemen.
[[Bestand:Global_carbon_cycle.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Schematische weergave van de totale verstoring van de mondiale koolstofcyclus door antropogene activiteiten, wereldwijd gemiddeld voor het decennium 2013-2022. De antropogene verstoring vindt plaats boven op een actieve koolstofcyclus, met fluxen en voorraden op de achtergrond.''<ref>[https://essd.copernicus.org/articles/15/5301/2023/ Global Carbon Budget 2023 | Earth System Science Data]]</ref>]]

Deze inventarisatie in 2023 van de koolstofcyclus (die vanaf 2011 jaarlijks wordt geüpdatet) geeft aan dat de wereldwijde fossiele CO2-uitstoot (inclusief de opname door cement) verder zal toenemen tot 1,4% boven het niveau van vóór de pandemie van 2019. De auteurs berekenen het resterende koolstofbudget voor een 50% waarschijnlijkheid om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5, 1,7 en 2 °C. Die is gereduceerd tot respectievelijk 75 Gt C (275 Gt CO2), 175 Gt C (625 Gt CO2) en 315 Gt C (1150 Gt CO2) vanaf begin 2024. Uitgaande van de emissieniveaus van 2023 komt dat overeen met ongeveer 7, 15 en 28 jaar.
[[Bestand:Componenten mondiale koolstofbudget.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De 2013-2022 tienjaarsgemiddelde componenten van het mondiale koolstofbudget, gepresenteerd voor '''(a)''' fossiele CO2-emissies (EFOS), '''(b)''' emissies door veranderingen in landgebruik (ELUC), '''(c)''' de CO2-sink in de oceaan (SOCEAN), en '''(d)'''de CO2-sink op het land (SLAND). Positieve waarden voor EFOS en ELUC staan voor een flux naar de atmosfeer, terwijl positieve waarden voor SOCEAN en SLAND staan voor een flux van de atmosfeer naar de oceaan of het land (koolstofput). In alle panelen staan de gele en rode kleuren voor een bron (flux van het land of de oceaan naar de atmosfeer) en de groene en blauwe kleuren voor een sink (flux van de atmosfeer naar het land of de oceaan). Alle eenheden zijn in kilogram koolstof per vierkante meter per jaar (kg C m-2 jr-1).'']]
In de historische periode 1850-2022 was 31 % van de historische emissies afkomstig van veranderingen in landgebruik en 69 % van fossiele emissies. De emissies van fossiele brandstoffen zijn sinds 1960 echter aanzienlijk toegenomen, terwijl veranderingen in landgebruik dat niet hebben gedaan, en daarom was de bijdrage van veranderingen in landgebruik aan de totale antropogene emissies in recente perioden kleiner (18% in de periode 1960-2022 en tot 12% in de periode 2013-2022).

Stijging van de zeewatertemperatuur kan ertoe leiden dat de oceanen minder CO2 kunnen opnemen. Op het land veroorzaken droogte en natuurbranden een afname van de CO2 opname capaciteit van de bodem. Beide hebben een toename van CO2 in de atmosfeer tot gevolg.<ref>[https://academic.oup.com/nsr/article/11/12/nwae367/7831648 Low latency carbon budget analysis reveals a large decline of the land carbon sink in 2023 | National Science Review]</ref>

Een groot internationaal team publiceert jaarlijks een update van de wereldwijde koolstofbalans. De meest recente is die voor 2024.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-519/ Global Carbon Budget 2024 | Earth System Science Data]</ref>
‎<blockquote>'''Bronnen:'''
‎<references /> </blockquote>

Wat is klimaatverandering?

2025-01-31T09:17:04Z

NoraW: /* Het is de mens */

== Samenvatting ==
'''Het klimaat is één van de [http://www.klimaatwiki.org/index.php/Extreme_urgentie#De_grenzen_van_onze_planeet negen planetary boundaries] die sinds ongeveer 1990 voorbij de veilige limiet is. De gevolgen van het overschrijden van die grens zijn maar ten dele terug te draaien en dan ook nog pas op de lange termijn.'''

'''Dit hoofdstuk bespreekt de verschillen tussen weer en klimaat, het natuurlijke broeikaseffect, broeikasgassen, het door de mens veroorzaakte versterkte broeikaseffect, en de invloedrijke weersverschijnselen El Niño en El Niña.'''

'''Deze grafiek, gepubliceerd door het KNMI, vat het verhaal van deze wiki samen. Hij laat zien hoe de gemiddelde temperatuur op Aarde sinds de Industriële Revolutie is gestegen parallel met de stijging van de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer. In verschillende hoofdstukken wordt uitgelegd wat daarvan de oorzaken en gevolgen zijn en wat eraan kan worden gedaan om de schade te beperken.'''
[[Bestand:Klimaatgrafiek KNMI.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|Temperatuur en CO2-concentratie sinds het begin van de jaartelling. Bron: KNMI.]]

== Weer en klimaat ==
'''Weersverandering en klimaatverandering worden nogal eens met elkaar verward: ''“Hoezo opwarming van de Aarde? Kijk naar buiten. Het sneeuwt en het is heel koud.”'' Vaak is zo’n opmerking een bewuste keuze om een zinvol gesprek te frustreren. Hoe het ook zij, het is goed om het verschil tussen weer en klimaat scherp te hebben.'''

Op de site https://earth.nullschool.net/ vind je animaties van de actuele weersituatie: temperatuur, luchtdruk, wind, zeestromingen, chemie en nog veel meer.

<youtube>obsw9qiBnjo</youtube>

==== Weer ====
Weer is wat je buiten voelt op een specifieke dag: warm, koud, regen, zon, wind, enzovoort. Het verandert snel, soms zelfs binnen een uur. Het weer — temperatuur, neerslag, wind — is op elke plaats en op elk moment anders.

Tegelijkertijd is het weer ook in zekere mate voorspelbaar: de dagen in de wintermaanden zijn kouder, grauwer en donkerder, dan in de zomer. In gebieden ver van zeeën en oceanen zijn deze verschillen groter dan in Nederland, dicht bij de zee. Nederland heeft een zeeklimaat, Rusland een landklimaat.

==== Klimaat ====
Klimaat gaat over het ''gemiddelde'' weer in een ''gebied'' over een ''lange periode'', meestal wordt daarvoor 30 jaar gekozen of meer. Klimaat geeft een idee van wat voor soort weer je meestal kunt verwachten in een seizoen of jaar.

== Klimaatverandering ==
Klimaatverandering is dus de verandering van de gemiddelde weersomstandigheden over een langere periode in een bepaalde regio. Klimaat zegt daarmee ook iets over de kans dat een bepaald weertype op een bepaalde plaats en op een bepaalde tijd voorkomt.

Je kunt dus nooit zeggen dat extreme regenbuien (het weer op moment X op plaats Y) het gevolg zijn van klimaatverandering, tenminste niet op dezelfde manier als zeggen dat het glas dat op de grond valt het gevolg is van je hand die het van de tafel duwt. Immers het klimaat is de samenvatting van vele jaren weersverschijnselen. Je kunt wel zeggen dat het vaker optreden van extreme regenbuien het gevolg is van de uitstoot van CO2. (Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Attributie|Attributie]].)

Als we het over klimaatverandering hebben, bedoelen we vaak de opwarming van de Aarde als gevolg van menselijk handelen, de antropogene klimaatverandering (er bestaat dus ook klimaatverandering die niet door de mens wordt veroorzaakt; zie [natuurlijke variatie]). Opwarming is echter maar één onderdeel van klimaatverandering. Omdat de planeet Aarde één groot samenhangend geheel vormt, heeft opwarming ook gevolgen voor neerslagpatronen, weersextremen, smeltende gletsjers, zeespiegelstijging, veranderingen in verdamping door vegetatie, etc.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref>

Het klimaat op Aarde is over lange tijd — in de orde van honderdduizenden tot miljoenen jaren — redelijk stabiel geweest, slechts enkele graden onder en boven de gemiddelde temperatuur in die periode. De huidige opwarming is groter en veel sneller dan ooit in de afgelopen 2 miljoen jaar. En dat is de kern van het probleem.

=== Tempo en locaties moeilijk voorspelbaar ===
Hoewel klimaatverandering moeilijk te voorspellen is, kunnen we, op grond van algemeen bekende natuurkundige principes, betrouwbare uitspraken doen over de oorzaken en gevolgen. De onzekerheid zit hem vooral in (1) de invloed van en de snelheid van de verandering van verschillende elementen, zoals temperatuur, neerslag, wind, bewolking en oceaanstromingen, en (2) de locaties waar deze veranderingen merkbaar zijn. Binnen duidelijk aangegeven onzekerheidsmarges wijzen alle trends in dezelfde richting: door de mens veroorzaakte, versnelde opwarming van de Aarde.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

== Jaarlijkse en lange-termijn variatie ==
Deze grafiek uit het rapport Global Climate Highlights van Copernicus laat de jaarlijkse temperatuurvariatie zien ten opzichte van het langjarig gemiddelde. Daaruit blijkt dat, ondanks de schommelingen van de temperatuur het klimaat een duidelijke opwarmingstrend vertoont.<ref> [https://climate.copernicus.eu/global-climate-highlights-2024 Global Climate Highlights 2024 | Copernicus]</ref>
[[Bestand:Temperatuurstijging.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Verschil in wereldgemiddelde temperatuur (°C) ten opzichte van 1850-1900, gebaseerd op de gemiddelden van maandwaarden uit maximaal zes datasets:'' ''Berkeley Earth, HadCRUT5 en NOAAGlobalTemp (vanaf 1850), GISTEMP (vanaf 1880), ERA5 (vanaf 1940) en JRA-3Q (vanaf september 1947).'' ''De datasets zijn genormaliseerd zodat ze dezelfde gemiddelden hebben voor 1991-2020 en een gemiddelde dataset-offset van 0,88°C is gebruikt om de gemiddelden van 1991-2020 en 1850-1900 aan elkaar te relateren.'' ''De zwarte curve toont een schatting van de klimatologische variatie van de temperatuur op lange termijn.'' ''De rode en blauwe balken tonen de afwijkingen van de jaargemiddelde temperaturen van deze schatting.'' ''Credit: C3S/ECMWF.'']]<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== El Niño en La Niña ===
El Niño is een natuurverschijnsel in de Stille Oceaan waarbij langs de evenaar in de oostelijke Stille Oceaan het normaal koele zeewater in sommige jaren sterk opwarmt. Deze opwarming beïnvloedt het weer wereldwijd, vooral in Noord- en Zuid-Amerika, en soms zelfs in Europa.<ref> [https://celebrating200years.noaa.gov/magazine/enso/el_nino.html The 1997-98 El Niño | NOAA]</ref>

Het tegenovergestelde effect, La Niña, treedt op wanneer het zeewater bij de evenaar ongewoon koud is. Beide verschijnselen zijn onderdeel van het El Niño Southern Oscillation (ENSO)-effect, een onregelmatige cyclus van 2 tot 7 jaar die variaties in wind- en zee-oppervlaktetemperaturen over de tropische oostelijke Stille Oceaan veroorzaakt.
[[Bestand:ENSO.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Tijdens El Niño stijgt de oppervlaktewatertemperatuur van de tropische Stille Oceaan met ongeveer 5 °C. Tijdens La Niña daalt de temperatuur van het oceaanwater met ongeveer dezelfde hoeveelheid. Beide toestanden zijn extreme stadia van één fenomeen. Bron: AHA Centre.''<ref> [https://thecolumn.ahacentre.org/insight/vol-66-getting-to-know-el-nino-la-nina/ Getting to know: El Niño and La Niña | AHA Centre]</ref>]]
Het ENSO-effect zorgt voor temperatuurschommelingen die bovenop de wereldwijde temperatuurstijging komen die het gevolg is van de uitstoot van broeikasgassen. 2023 was een El Niño-jaar. In zulke jaren komen er meer en krachtigere tropische orkanen voor, met zware regenval in sommige regio's en extreme droogte in andere. Wat we tijdens El Niño zien, kunnen we beschouwen als een voorbode van wat ons bij verdere opwarming te wachten staat.<ref> [https://www.climate.gov/news-features/featured-images/global-impacts-el-ni%C3%B1o-and-la-ni%C3%B1a Global impacts of El Niño and La Niña | NOAA]</ref>
[[Bestand:SST Anomalies.gif|miniatuur|''De El Niño-gebeurtenis van 1997-98 met extreme zeeoppervlakte temperatuur (SST) anomalieën in het oosten van de tropische Stille Oceaan.''|gecentreerd|432x432px]]
De kaart toont de afwijkende watertemperaturen [°C] in de oceanen tijdens de laatste sterke El Niño in december 1997.
[[Bestand:Gevolgen temperatuur neerslag El Niño La Niña.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Wereldwijde gevolgen voor temperatuur en neerslag van El Niño en La Niña gebeurtenissen.'']]
Niettemin kunnen we de recordtemperaturen van 2023 — en zeker niet die van 2024 — toeschrijven aan een sterke El Niño. Dit blijkt uit een analyse van de ontwikkeling van de dagelijkse temperaturen tijdens alle El Niño-gebeurtenissen met behulp van de ERA5 reanalyse dataset. Aangezien deze dataset de periode van 1940 tot nu beslaat, geeft het ons zes sterke El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.8 °C) en vier meer gematigde El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.5 °C en < 1.8 °C) om te vergelijken met 2024.<ref> [https://www.theclimatebrink.com/p/how-unusual-is-current-post-el-nino How unusual is current post-El Niño warmth? | The Climate Brink]</ref>
[[Bestand:Temperatuur 6 ENSO's.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Vergelijking van de afwijkingen van de gemiddelde temperatuur tijdens zes El Niño’s (1972-2023). De dikke zwarte lijn is de El Niño van 2023. De grafieken zijn gecentreerd rond het hoogtepunt van de betreffende gebeurtenis. De data hiervan worden gegeven in de legenda.'']]
De figuur hierboven toont de gegevens van zes sterke El Niño gebeurtenissen. Hoge temperaturen in 2023 (ononderbroken zwarte lijn) traden eerder op dan in elke andere sterke El Niño. De piektemperaturen waren vergelijkbaar met andere gebeurtenissen in 2015/2016 en 1997/1998 — ongeveer 0,4 °C boven de “normale” mondiale oppervlaktetemperaturen. De mondiale temperaturen daalden na april een beetje, in lijn met eerdere El Niño-gebeurtenissen.

Na oktober 2023 (maand 10 in de grafiek) zijn de temperaturen wereldwijd echter hoog gebleven, ondanks het feit dat de El Niño condities al lang verdwenen zijn, waardoor het laatste deel van 2024 buiten het bereik valt van andere sterke El Niño's.

Zelfs als we naar de langere termijn kijken, is de ontwikkeling van de mondiale oppervlaktetemperaturen zowel voor als na El Niño ongekend: de temperaturen stegen eerder dan we eerder hebben gezien en de temperaturen zijn langere tijd op een hoog niveau gebleven.

==== Gevolgen voor Europa ====
El Niño en La Niña hebben ook invloed op Europa. Als de Stille Oceaan verandert van El Niño naar La Niña, kan Europa te maken krijgen met veranderingen in temperatuur en neerslag.

Een opwarmend klimaat en de overgang van El Niño naar La Niña kan het risico op hittegolven en droogte in delen van Europa vergroten. Een jaar van El Niño kan evenveel hitte met zich meebrengen als een decennium van door de mens veroorzaakte opwarming. Deze extra hitte en de kans op andere neerslagpatronen kunnen hittegolven en droogtes in sommige delen van Europa erger maken.

Terwijl sommige gebieden te maken kunnen krijgen met meer hittegolven en droogte, kunnen andere gebieden meer overstromingen en extreme regen krijgen. In Zuid-Europa worden de winters natter en warmer, terwijl ze in Noord-Europa droger en kouder worden.

De manier waarop El Niño, La Niña en andere klimaatfactoren werken, kan van invloed zijn op de frequentie en kracht van zware regenval en stormen in Europa.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

== '''Verdieping''': Attributie ==
Nu extreem weer steeds vaker optreedt en tot hele concrete problemen leidt, rijst de vraag of klimaatverandering hier de schuld van is. Tien jaar geleden zouden wetenschappers het moeilijk hebben gehad om deze vraag te beantwoorden. Vandaag de dag kan een nieuw type onderzoek, de zogenaamde attributiewetenschap, bepalen of klimaatverandering sommige extreme gebeurtenissen ernstiger en waarschijnlijker heeft gemaakt, en zo ja, in welke mate.<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/10/04/attribution-science-linking-climate-change-to-extreme-weather/ Attribution Science: Linking Climate Change to Extreme Weather | Columbia Climate School]</ref>

Attributiestudies werken als volgt: wanneer zich een extreme weergebeurtenis voordoet, gaan wetenschappers eerst aan de hand van gegevens uit het verleden na hoe vaak een gebeurtenis van die omvang zou kunnen voorkomen.

Vervolgens wordt onderzocht hoe het klimaat in het verleden zou hebben gereageerd. Dit gebeurt door twee verschillende scenario's met elkaar te vergelijken. In het eerste wordt de frequentie waarin het weersfenomeen optrad in de periode voordat de mens begon met het verbranden van fossiele brandstoffen. Die frequentie wordt bekeken voor een periode van ongeveer 150 jaar. Dit wordt de “contrafeitelijke wereld” genoemd - de wereld die ooit was, maar niet meer bestaat.

Voor het tweede scenario gaat het klimaatmodel terug in de tijd, waarbij de werkelijke broeikasgas concentraties voor elk jaar worden gebruikt zoals ze in de loop van de tijd zijn toegenomen. Door de resultaten van de twee modellen te vergelijken, kunnen onderzoekers schatten hoeveel de menselijke uitstoot van fossiele brandstoffen de kansen heeft veranderd. Statistische methoden worden vervolgens gebruikt om de verschillen te meten in hoe ernstig en frequent de gebeurtenis is.

Als een extreme gebeurtenis bijvoorbeeld twee keer zo vaak voorkomt in het huidige klimaatmodel als in het contrafeitelijke klimaatmodel, kunnen we zeggen dat klimaatverandering de gebeurtenis twee keer zo waarschijnlijk heeft gemaakt als het zou zijn geweest in een wereld zonder door de mens veroorzaakte emissies.

Er zijn inmiddels honderden attributiestudies verschenen. Driekwart van de geanalyseerde extremen werden intenser of waarschijnlijker door klimaatverandering.<ref> [https://interactive.carbonbrief.org/attribution-studies/index.html Mapped: How climate change affects extreme weather around the world | Carbon Brief]</ref>

[[Bestand:Attribution studies.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Screenshot van de interactieve kaart van Carbon Brief van bijna 750 extreme gebeurtenissen en trends.'' ''Rode pictogrammen geven aan dat er menselijke invloed is gevonden, blauwe pictogrammen waar dat niet het geval is, grijze pictogrammen waar het niet duidelijk is.'']]Daarnaast zijn de verschillende soorten attributiestudies de afgelopen 20 jaar verder ontwikkeld en uitgebreid. (Zie Verdieping: Attributie.) Zo werd in 2015 de World Weather Attribution Service opgericht om snel te kunnen reageren, waardoor het gemakkelijker wordt om de menselijke bijdrage aan extreme gebeurtenissen in te schatten.<ref> [https://www.worldweatherattribution.org/ When Risks Become Reality: Extreme Weather In 2024 | World Weather Attribution]</ref>

Zie ook: Oorzaak extreem weer.

=== Databank Klimaatattributie ===

De wetenschap over klimaatattributie speelt een centrale rol in rechtszaken over het klimaat en beleidsvorming. De wetenschap staat centraal in juridische debatten over de causale verbanden tussen menselijke activiteiten, wereldwijde klimaatverandering en de gevolgen voor menselijke en natuurlijke systemen. Deze database bevat 700 wetenschappelijke bronnen georganiseerd onder vier thematische paraplu's: Climate Change Attribution, Extreme Event Attribution, Impact Attribution en Source Attribution.Die kun je verkennen door een van de onderwerpen te selecteren of met een geavanceerd zoekformulier.<ref> [https://climateattribution.org/ Climate Attribution Database]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

== '''Verdieping''': Systeem Aarde ==
[[Bestand:Systeem Aarde2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De vijf met elkaar samenhangende subsystemen van Systeem Aarde.''<ref> [https://mynasadata.larc.nasa.gov/basic-page/about-earth-system-background-information About the Earth as a System: Background Information | My NASA Data]</ref>]]
Een systeem wordt gedefinieerd als een groep op elkaar inwerkende, onderling verbonden of onderling afhankelijke onderdelen die samenwerken om een complex geheel te vormen. Wetenschappers over de hele wereld bestuderen elk van deze kleinere systemen en hoe ze bij elkaar passen om het huidige beeld van onze planeet als geheel te vormen door middel van wat ''Earth System Science'' wordt genoemd.<ref> [https://scied.ucar.edu/learning-zone/earth-system Earth as a System | Center for Science Education]</ref><ref> Lenton, T. (2016). ''Earth system science: a very short introduction''. Oxford University Press.</ref>

Aardsysteem wetenschappers beschouwen de gekoppelde evolutie van het leven en de planeet als één proces, waarbij ze erkennen dat de evolutie van het leven de planeet heeft gevormd en dat veranderingen in het planetaire milieu het leven hebben gevormd.

Het is vergelijkbaar met een groot organisme met geheugen. het menselijk lichaamssysteem. Alle systemen binnen een organisme werken samen om het te onderhouden zodat het goed en gezond functioneert. In termen van Earth System Science zorgt elk van deze systemen ervoor dat de Aarde in (dynamische) balans blijft, een toestand die homeostase wordt genoemd. Op een verstoring volgt een gecoördineerde respons van het hele systeem.<ref> Westbroek, P. (2013). De ontdekking van de aarde: het grote verhaal van een kleine planeet. Balans.</ref>

Het systeem Aarde heeft zowel negatieve als positieve terugkoppelingen, die er samen voor zorgen dat het zelfregulerend is. Dit betekent dat als iets het systeem beïnvloedt, het de neiging heeft om terug te keren naar zijn oorspronkelijke staat. Dit suggereert dat negatieve terugkoppeling de overhand heeft, tenminste als het systeem dicht bij het beginpunt is. Maar als iets het systeem te hard raakt, kan het door positieve terugkoppeling naar een alternatieve toestand worden gestuwd. Met andere woorden, zelfregulatie is geen vast gegeven — het kan uitvallen.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref> (Zie ook [[Feedback loops en tipping points]].)

De wetenschap van het aardsysteem is een behoorlijk breed vakgebied. Het beslaat 4,5 miljard jaar geschiedenis van de Aarde, hoe het systeem nu werkt, voorspellingen van hoe het in de toekomst zal zijn en wat er uiteindelijk zal gebeuren. Er wordt gekeken naar hoe een wereld is ontstaan waarin de mens zich kon ontwikkelen, hoe wij als soort die wereld nu veranderen en hoe een duurzame toekomst voor de mensheid binnen het systeem Aarde eruit zou kunnen zien. De wetenschap van het aardsysteem is een sterk interdisciplinair vakgebied dat elementen uit de geologie, biologie, scheikunde, natuurkunde en wiskunde samenbrengt. Het is een relatief nieuwe wetenschap die deel uitmaakt van een bredere 21e-eeuwse trend om complexe systemen te begrijpen en hun gedrag te voorspellen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Het broeikaseffect =

=== Samenvatting ===
'''Het broeikaseffect werkt als een warme deken rond de Aarde en bestaat uit gassen zoals kooldioxide, methaan en waterdamp die warmte vasthouden.'''

Het broeikaseffect is een natuurlijk proces, dat de planeet op een voor leven optimale temperatuur houdt. Menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, hebben het broeikaseffect versterkt. Door de uitstoot van , kooldioxide (CO2), is de deken als het ware dikker geworden. Daardoor is de temperatuur op aarde gestegen en de energiebalans verstoord. Dat wordt het versterkte broeikaseffect genoemd. (Zie ook Verdieping: Energiebalans.)

Hoewel er nog steeds veel onduidelijk is over klimaatverandering — met name over het tempo en de intensiteit — zijn de natuurkundige processen achter het broeikaseffect volledig begrepen. (Zie Experts zijn het eens.) Uit al het onderzoek blijkt dat op de lange termijn kooldioxide in de atmosfeer de belangrijkste regelknop is voor de temperatuur op Aarde. Kooldioxide is de belangrijkste veroorzaker van de huidige klimaatverandering, de toename ervan is door de mens veroorzaakt en het is ook de mens die de uitstoot ervan kan terugdringen.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.1190653 Atmospheric CO2: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature | Science]</ref>

Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Correlatie CO2 — temperatuur|Verdieping: Correlatie CO2 en temperatuur]].<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Het natuurlijke broeikaseffect ===

Het broeikaseffect vindt plaats wanneer zonlicht de Aarde verwarmt, en een deel van die warmte weer terug gezonden wordt naar de ruimte. Maar broeikasgassen in de atmosfeer, zoals kooldioxide (CO₂) en methaan (CH4), houden een deel van die warmte vast. Dit is net als in een kas waar glas de warmte binnenhoudt. Zonder dit zou de gemiddelde temperatuur op het aardoppervlak ongeveer -18 °C zijn en zou menselijk leven niet bestaan.

De volgende grafiek vergelijkt het spectrum van elektromagnetische straling van de zon met de uitgaande straling van het aardoppervlak.
[[Bestand:Spectra incoming outgoing.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Spectra van de inkomende en uitgaande straling. De uitgaande straling heeft een langere golflengte dan de inkomende zonnestraling. Een deel daarvan heeft precies de juiste golflengte om te worden geabsorbeerd door broeikasgassen (~15 μm).''<ref> [https://www.howglobalwarmingworks.org/ How Global Warming Works]</ref>]]
Het zonnespectrum bevat UV- tot kortgolvige infraroodstraling — inclusief het zichtbare licht. Het opgewarmde aardoppervlak zendt langgolvige infraroodstraling terug. Daarvan wordt een klein deel, met golflengte 15 μm, geabsorbeerd door CO₂ in de atmosfeer.

==== Broeikaseffect in een fles ====
<youtube>Ge0jhYDcazY</youtube>

''Demonstratie van het broeikaseffect die je in de klas kunt uitvoeren.''<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/02/25/carbon-dioxide-cause-global-warming/ How Exactly Does Carbon Dioxide Cause Global Warming?]</ref>

==== Broeikaseffect in de atmosfeer ====
[[Bestand:Animatie atmosfeer.gif|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De zes stappen van het versterkte broeikaseffect. Bron: Australian Government.''<ref> [https://www.dcceew.gov.au/climate-change/policy/climate-science/understanding-climate-change Understanding climate change | Australian Government]</ref>]]'''Stap 1''': Zonnestraling bereikt de atmosfeer van de Aarde - en een deel hiervan wordt teruggekaatst in de ruimte.

'''Stap 2:''' De rest van de zonne-energie wordt geabsorbeerd door het land en de oceanen, waardoor de Aarde wordt verwarmd.

'''Stap 3:''' De warmte straalt van de Aarde naar de ruimte.

'''Stap 4:''' Een deel van deze stralingswarmte wordt vastgehouden door broeikasgassen in de atmosfeer, waardoor de Aarde warm genoeg blijft om leven mogelijk te maken.

'''Stap 5:''' Menselijke activiteiten zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, landbouw en landontginning zorgen ervoor dat er meer broeikasgassen in de atmosfeer terechtkomen.

'''Stap 6:''' Dit houdt extra warmte vast en zorgt ervoor dat de temperatuur van de Aarde stijgt, samen met andere effecten zoals verzuring van de oceanen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Thermostaat ===
Het kooldioxidegehalte in de atmosfeer blijft van nature redelijk constant rond 0,03%, oftewel van iedere miljoen moleculen in de lucht zijn er 300 CO₂-moleculen (ook wel 300 ppm; parts per million genoemd). CO₂ dat bijvoorbeeld vrijkomt bij vulkaanuitbarstingen, ademende mensen en dieren en verbranding van fossiele brandstoffen, wordt uiteindelijk opgenomen door de oceanen en planten. Dit proces helpt de variaties in CO₂-concentraties, en daarmee ook de temperatuurschommelingen, binnen leefbare grenzen te houden.

De atmosfeer, samen met de oceanen, de landmassa’s en het leven vormen één samenhangend systeem, dat functioneert als een natuurlijke thermostaat die de planeet leefbaar houdt. (Zie: [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Systeem Aarde|Verdieping: Systeem Aarde]].) Het huidige leven, inclusief de mens, is geëvolueerd in een periode toen de thermostaat op 15 °C stond.

Dat heeft miljoenen jaren goed gefunctioneerd en de evolutie van microben, planten en dieren mogelijk gemaakt. Totdat menselijke activiteiten de balans begonnen te verstoren

= Natuurlijke variatie =
In de geschiedenis van de Aarde hebben zich al eerder veranderingen in het klimaat voorgedaan, zoals ijstijden en warme periodes. Hoewel er na deze veranderingen uiteindelijk een nieuw evenwicht optrad, gebeurde dat over duizenden tot miljoenen jaren. Veel soorten overleefden deze veranderingen niet, en de ecosystemen die opnieuw ontstonden, waren vaak heel anders dan die daarvoor.

Het grote verschil nu is dat de huidige opwarming vooral door menselijke activiteiten wordt veroorzaakt en in een fractie van de tijd plaatsvindt vergeleken met natuurlijke klimaatveranderingen. Hierdoor wordt de veerkracht van ecosystemen en soorten ernstig op de proef gesteld. Veel planten- en diersoorten kunnen niet snel genoeg migreren of zich aanpassen om deze snelle veranderingen te overleven.

Menselijke samenlevingen zijn ook kwetsbaar voor deze snelle veranderingen. Terwijl de Aarde zich op lange termijn misschien kan herstellen en nieuwe evenwichten kan vinden, is er geen garantie dat menselijke samenlevingen hetzelfde kunnen doen. De maatschappelijke structuren, voedselzekerheid, watervoorziening en infrastructuur zijn niet ontworpen om met zulke snelle en extreme veranderingen om te gaan. Dit kan leiden tot grote sociale en economische instabiliteit, migratiestromen, conflicten, lijden en sterfte. Kortom, de snelheid van de huidige opwarming vormt niet alleen een bedreiging voor de natuur, maar ook voor de toekomst van menselijke samenlevingen.<ref> [https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4924029 A Framework for Assessing Analogy between Past and Future Climates | preprint] </ref>

==== Middeleeuws klimaatoptimum ====
Voor Nederland is uitgebreid historisch onderzoek gedaan naar de rol van klimatologische stabiliteit, maatschappelijke ontwikkeling en biodiversiteit. De uitkomst is dat in het zogeheten Middeleeuws klimaatoptimum (een klimatologisch stabiele en relatief warme periode — maar koeler dan nu) aan het einde van de Middeleeuwen, zowel de landbouw als de biodiversiteit floreerden. <ref> Zanden, J. L. van, Goethem, T. van, Lenders, H. J. R., & Schaminée, J. (2021). ''De ontdekking van de natuur: de ontwikkeling van biodiversiteit in Nederland van ijstijd tot 21ste eeuw''. Prometheus.</ref>

==== PETM ====
Met de nodige voorzichtigheid is het mogelijk perioden in het verleden als analogen te gebruiken voor de huidige opwarming. Een periode die bekend staat als het Palaeocene-Eocene Thermal Maximum (PETM, 55,8 miljoen jaar geleden ) wordt wel genoemd. Tijdens het PETM was het Noordpoolgebied helemaal ijsvrij. Er groeiden palmbomen en zwommen nijlpaarden. Dat maakt het nog geen scenario voor de huidige opwarming.<ref> [https://www.nature.com/articles/ngeo668 Warm and wet conditions in the Arctic region during Eocene Thermal Maximum 2 | Nature Geoscience]</ref>

Op geen moment in het geologische verleden is de Aarde zo snel opgewarmd als in de huidige tijd. Een ideale analogie voor antropogene opwarming is het PETM dan ook niet, maar het geologische verleden biedt wel lessen voor de huidige tijd. <blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''': Geologische geschiedenis =
De Aarde heeft in het verleden meerdere koude en warme perioden gekend. In de loop van een lange geschiedenis is het wereldklimaat door perioden van heet naar koud gegaan. Het tijdperk waarin we nu leven is gekenmerkt door relatief koele temperaturen. Maar voor de opkomst van onze soort, ''Homo sapiens,'' waren de temperaturen gemiddeld veel hoger dan nu. De oorzaak van de temperatuurverandering is de variatie in kooldioxide concentratie van de atmosfeer.

<youtube>2LMfSTq4JIY</youtube>

''Deze animatie van 4,5 miljard jaar geologische geschiedenis laat zien hoe de Aarde een afwisseling van warme en koude perioden heeft doorgemaakt, hoe broeikasgassen daarin een rol speelden en hoe perioden van extreme kou en warmte hebben geleid tot massa uitstervingen.''

=== Van Hothouse naar Icehouse ===
De laatste 66 miljoen jaar van de aardgeschiedenis wordt gekenmerkt door een afwisseling van ‘warmhouse’ naar ‘hothouse’ via ‘warmhouse’ en ‘coolhouse’ naar de huidige periode met een ‘icehouse’ klimaat. Het is dit 'icehouse'-klimaat dat nu door menselijk handelen wordt verstoord.<ref> [https://www.marum.de/en/Dr.-thomas-westerhold/CENOGRID.html Cenozoic Global Reference benthic foraminifer carbon and oxygen Isotope Dataset (CENOGRID)]</ref>

De temperatuurveranderingen lopen parallel met de veranderingen in de kooldioxide (CO₂)-concentratie in de atmosfeer. Dat verband is geen toeval. Verderop worden argumenten gegeven voor een causaal verband tussen die twee: Het klimaat wordt gedreven door broeikasgassen.[[Bestand:Cenozoic CO2 and temp.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Geschatte CO₂ concentratie (zwarte lijn) met 95% betrouwbaarheidsinterval (grijze band). De kleuren tonen de wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur (in K) ten opzichte van de pre-industriële periode. Tijdens het Pleistoceen (~2,58 miljoen tot ~11.700 jaar geleden) kwam het CO2-niveau nooit in de buurt van de huidige concentratie van ~420 ppm in 2022 (stippellijn). Gegevens zijn afkomstig van CenCO2PIP Consortium et al. (2023).''<ref>[https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi5177 Toward a Cenozoic history of atmospheric CO2]</ref> <ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads1526 Hot and cold Earth through time. Reconstructing ancient Earth’s temperature reveals a global climate regulation system | Science]</ref>]]

In de figuur hierboven is het hothouse klimaat ([[Wat is klimaatverandering?#PETM|PETM]], 55,8 miljoen jaar geleden) aangegeven door de donkerrode kleur. Lichtrood is warmhouse, lichtblauw coolhouse en donkerblauw icehouse.

Dit overzicht van het verloop van de temperatuur en het kooldioxidegehalte van de atmosfeer sinds 66 miljoen jaar geleden is gebaseerd op zuurstof- en koolstof-analyses van plankton in boorkernen in de oceaan. Alle warme perioden werden veroorzaakt door een toename van kooldioxide. Vanaf ongeveer 34 miljoen jaar geleden is de Aarde weer in een koele fase gekomen. In die periode zijn mensachtigen geëvolueerd.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba6853 An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years | Science]</ref>

In de warmere perioden — Warmhouse en Hothouse — was wel leven mogelijk, maar dat waren levensvormen die aan die hoge temperaturen waren aangepast. Die zijn inmiddels merendeels uitgestorven. De wereld zoals wij die nu kennen is aangepast aan het huidige, icehouse klimaat. De ontwikkeling van een warme of zelfs hete wereld, zoals die nu dreigt te gebeuren, zal onherroepelijk leiden tot uitsterven van een groot deel van het leven om ons heen en daarmee ook het voortbestaan van de mens bedreigen.

Van belang is niet alleen de temperatuur zelf, maar ook de snelheid waarmee temperatuurveranderingen optreden. Levende wezens zijn aangepast aan zowel het klimaat waarin ze leven als aan andere levenscormen met wie ze samenleven (het ecosysteem). Die aanpassing heeft tijd nodig.Het tempo waarmee de temperatuur op dit moment stijgt is zo hoog dat veel organismen niet voldoende tijd hebben om zich aan te passen of te evolueren. Dit zal vrijwel zeker leiden tot massa-extinctie, omdat ecosystemen ontwricht worden en soorten hun leefgebieden verliezen of niet meer kunnen voldoen aan hun behoeften.

Een recente reconstructie van het atmosferisch kooldioxide gehalte en temperatuur vanaf 485 miljoen jaar geleden tot nu (het Phanerozoïcum) laat een zelfde afwisseling van hothouze en icehouse klimaten zien steeds blijkt kooldioxide de aandrijver van perioden van opwarming.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== IJstijden en tussenijstijden ===
2,58 miljoen jaar geleden is de Aarde van een ‘Coolhouse’ in een ‘Icehouse’ veranderd. Dat betekent dat vanaf dat moment de normale situatie is dat grote ijskappen op het Noordelijk Halfrond zich regelmatig uitbreiden naar lagere breedten. Onder ‘Coolhouse’-omstandigheden hadden zich vanaf 34 miljoen jaar geleden al ijskappen gevormd in Oost en West Antarctica.

De afgelopen 2,58 miljoen jaar van de aardgeschiedenis laten een afwisseling zien van koudere en warmere perioden. Deze klimaatcycli komen overeen met variaties in de baan en de stand van de Aarde, de ‘Milankovitch-cycli’. De Servische meteoroloog Milankovitch ontwikkelde een wiskundig model waarin hij deze cycli combineerde om de variaties in zonnestraling op verschillende breedtegraden van de aarde te berekenen, evenals de bijbehorende oppervlaktetemperaturen.<ref> [https://science.nasa.gov/science-research/earth-science/milankovitch-orbital-cycles-and-their-role-in-earths-climate/ Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth's Climate - NASA Science]</ref>

Deze ritmische variabiliteit werd het meest zichtbaar in proxy-gegevens, die bepaalde aspecten van het klimaat vastleggen, zoals temperatuur en volume van het landijs. Dit wordt bijvoorbeeld weerspiegeld in de zuurstofisotopen samenstelling van marien calciet (CaCO3). Zuurstofisotopen in de kalkskeletjes van mariene organismen zijn een indicator voor historische temperaturen en ijsvolumes, waarbij variaties in de verhouding van deze isotopen een nauwkeurig beeld geven van veranderingen in het klimaat over duizenden jaren.
[[Bestand:Temperature vs CO2.jpg|gecentreerd|miniatuur|450x450px|''Temperatuurverandering (lichtblauw) en verandering van de kooldioxide concentratie (donkerblauw) op basis van metingen aan ijskernen in Antarctica.''<ref> [https://www.ncei.noaa.gov/news/climate-change-context-paleoclimate Climate Change in the Context of Paleoclimate]</ref>]]De ijstijden in de afgelopen 1 miljoen jaar komen voor met een frequentie van 1 per 100.000 jaar, waarbij de koude perioden, de glacialen, gemiddeld 90.000 jaar duren en de warme perioden, de interglacialen, 10.000 jaar. De grafiek van de temperatuur hierboven laat die asymmetrie zien: geleidelijke daling naar glaciale condities en abrupte stijging naar interglaciale condities.

Een interessante nieuwe theorie suggereert dat de warme perioden van de laatste 2 miljoen jaar, de interglacialen, niet het einde vormden van de ijstijden maar in feite onderbrekingen zijn van de natuurlijke toestand van het ‘Icehouse’-klimaat in die periode. De ijstijdcycli worden aangedreven door kleine veranderingen in de instraling van de zon op het Noordelijk Halfrond als gevolg van de Milankovitch-variaties. Die worden versterkt door andere klimaat-feedbacks die leiden tot de grote veranderingen van de ene klimaat toestand in de andere.<ref> [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825224000837 Glacial terminations or glacial interruptions? Earth Science Reviews]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Verstoring door de mens =

==== Samenvatting ====
<references />
'''Door menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, nemen de broeikasgassen toe, en raakt de energiebalans van de Aarde verstoord. Er blijft meer warmte in de atmosfeer, wat leidt tot opwarming van de aarde en veranderingen in het klimaat. Dit noemen we het antropogene of versterkte broeikaseffect.'''

Tijdens alle ijstijden van de afgelopen miljoen jaar hebben de elkaar tegenwerkende processen van de koolstofcyclus ervoor gezorgd dat het kooldioxidegehalte in de atmosfeer stabiel bleef op of onder de 300 delen per miljoen (ppm). Op dit moment is dat niveau echter bijna 422 ppm. Dit is niet alleen het hoogste kooldioxidegehalte dat de mensheid ooit heeft meegemaakt, maar het is ook in een ongekend tempo gestegen, als we op geologische tijdschalen kijken. Waar vergelijkbare veranderingen in het verleden duizenden jaren hebben geduurd, hebben we nu te maken met een stijging in een fractie van die tijd.

==== Het is de mens ====
[[Bestand:Indicatoren voor een opwarmende planeet.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]
De gemiddelde temperatuur op Aarde is sinds 1880 met > 1,3 °C gestegen. Sinds 1975 is de opwarming versneld met 0,2 (±0,1) °C per decennium. De maximumtemperaturen op het land stijgen twee keer zo snel, tot meer dan 1,7 °C.

Dat menselijke activiteit de oorzaak is voor de ongekend snelle stijging van de gemiddelde temperatuur op Aarde volgt uit verschillende, onafhankelijke waarnemingen. In de eerste plaats loopt de temperatuurstijging parallel aan de stijging van de CO2-concentratie vanaf het begin van de Industriële Revolutie. (Zie daarvoor: Verdieping: correlatie CO2— temperatuur.) In de tweede plaats laat geochemisch onderzoek van CO2 in de atmosfeer, de oceanen en ijskernen een duidelijk signatuur zien van fossiele brandstoffen. (Zie daarvoor Verdieping: fossiele koolstof herkennen.)<blockquote>'''''“We play Russian roulette with climate [and] no one knows what lies in the active chamber of the gun . . .”'''''<ref> https://www.nature.com/articles/328123a0.epdf </ref></blockquote>Dit kon Wally Broecker nog schrijven in 1987. Inmiddels is veel meer bekend over de gevolgen van het gebruik van fossiele brandstoffen en kunnen voorspellingen worden gedaan over de termijn waarin die plaatsvinden.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

‎</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.<ref>[https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ How do we know that recent CO2 increases are due to human activities? | Real Climate]</ref>

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' energiebalans ===
CO2 en andere broeikasgassen (BKG) komen in kleine hoeveelheden voor in de atmosfeer van onze planeet. Die hebben invloed op de energiebalans van de Aarde.

De temperatuur van een planeet hangt af van de balans tussen inkomende straling en uitgaande straling. Als de inkomende straling groter is dan de uitgaande straling, zal een planeet opwarmen. Als de uitgaande straling groter is dan de inkomende straling, koelt een planeet af. Een planeet zal neigen naar een toestand van stralingsevenwicht, waarin de stralingsenergie van de uitgaande straling gelijk is aan de stralingsenergie van de geabsorbeerde inkomende straling.<ref> [https://cimss.ssec.wisc.edu/wxwise/homerbe.html The Earth's Radiation Energy Balance]</ref>

Wanneer de hoeveelheid invallend zonlicht die door het aardoppervlak of de atmosfeer wordt geabsorbeerd groter is dan de hoeveelheid uitgaande langgolvige straling die naar de ruimte wordt uitgezonden, is er sprake van onbalans. De energie-onbalans is de fundamentele fysische grootheid die de oppervlaktetemperatuur bepaalt.<ref> [https://www.nature.com/articles/nclimate2876 An imperative to monitor Earth's energy imbalance - Nature Climate Change]</ref><ref> [https://essd.copernicus.org/articles/15/1675/2023/ Heat stored in the Earth system 1960–2020: where does the energy go?]</ref>

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.[[Bestand:Earth heat inventory.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />
</blockquote>

= Welke broeikasgassen zijn er? =

=== Samenvatting ===
'''De belangrijkste broeikasgassen zijn kooldioxide (koolzuurgas, CO2), methaan (CH4) en waterdamp. Daarvan is CO2 de belangrijkste. Alle drie komen van nature voor in de atmosfeer en zorgen ervoor dat de Aarde leefbaar is.'''

=== Kooldioxide ===
'''Van nature komt kooldioxide in een kleine concentratie — ~0,03% — voor in de atmosfeer. Groene planten en cyanobacteriën hebben kooldioxide nodig voor hun stofwisseling. Ze zetten het met behulp van zonlicht om in glucose: fotosynthese.'''

Planten en cyanobacterien nemen CO2 uit de atmosfeer op en bouwen het in het lichaam in. CO2 komt weer in de atmosfeer wanneer ze vergaan of worden opgegeten door dieren (uitademen). Opname en uitstoot zijn min of meer in evenwicht: een boom die tijdens zijn leven CO2 opneemt, staat die weer af wanneer hij dood is. Daardoor is de concentratie CO2 in de atmosfeer licht fluctuerend over de geologische tijd.

Desalniettemin wordt op de geologisch lange termijn veel meer CO2 als koolstof vastgelegd in de aardbodem. Het is opgeslagen als dood plantaardig materiaal in veengrond dat, vastgezet in aardlagen, in de loop van miljoenen jaren samengedrukt is tot bruinkool, steenkool en aardgas. In de oceanen wordt koolstof vastgelegd doordat organismen na afsterven naar de bodem zinken. Op de lange duur kunnen die worden omgezet in aardolie en aardgas.

Het is deze enorme koolstofvoorraad die als fossiele brandstof wordt verstookt, waarbij het CO2 weer vrijkomt. Dit verklaart ook waarom er nu op zo'n korte termijn, zoveel CO2 bij kan komen, en waarom dit ongeëvenaard is in de geschiedenis van de Aarde.

<youtube>8KrgPPO1h0A</youtube>

''Veranderingen van de CO2 concentratie over de afgelopen 800.000 jaar. De CO2-waarde in oktober 2024 was 424 ppm (deeltjes per miljoen).<ref> [https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/history.html Trends in CO2 | NOAA Global Monitoring Laboratory]</ref>''

Deze animatie van NOAA zet de huidige toename van de CO2 concentratie in het perspectief van de variaties in de afgelopen 800.000 jaar, de periode van de ijstijden.

De animatie begint met directe observaties van de CO2 concentratie door het Mauna Loa observatorium in Hawaii en een wereldwijd netwerk van andere meetpunten, gevolgd door metingen van CO2 concentraties in ijskernen van Antarctica.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Fossiele brandstoffen ===
'''De toename van CO2 in de atmosfeer is het gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen. Natuurlijke processen hebben daar nauwelijks aan bijgedragen. De Industriële Revolutie is de start van die toename, die vanaf ongeveer 1950 steeds sterker werd.'''

Fossiele brandstoffen en hun uitstoot zijn een universele verspilling van energie. Om precies te zijn: ongeveer 67% van de totale energie van alle gebruikte fossiele brandstoffen gaat verloren in de atmosfeer als kooldioxide, andere oxiden, waterdamp en warmte. Slechts de resterende 33% van de energie wordt daadwerkelijk gebruikt om dingen aan te drijven, te transporteren en te verwarmen.
[[Bestand:Toename broeikasgassen sinds 1850.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Uitstoot van kooldioxide (CO₂) door fossiele brandstoffen en industrie. Veranderingen in landgebruik zijn inbegrepen.''<ref>[https://ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions Greenhouse gas emissions | Our World in Data]</ref>]]

In december 2024 was de concentratie ~425 ppm.<ref>[https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/?intent=121 Carbon Dioxide LATEST MEASUREMENT | NASA]</ref> Sinds het begin van het industriële tijdperk in de 18e eeuw hebben menselijke activiteiten de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer met 50% doen toenemen. Dat betekent dat de hoeveelheid CO₂ nu 150% is van de waarde in 1750. Deze door de mens veroorzaakte stijging is groter dan de natuurlijke stijging aan het einde van de laatste ijstijd, 20.000 jaar geleden, de laatste grote, natuurlijke opwarming.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

==== Sinds de Industriële Revolutie ====
[[Bestand:Annual CO2 emissions.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Jaarlijkse kooldioxide (CO2) uitstoot door gebruik van fossiele brandstoffen en industrie vanaf 1750. Veranderingen in landgebruik zijn niet meegerekend.''<ref> [https://ourworldindata.org/co2-emissions CO₂ emissions | Our World in Data]</ref>]]
De uitstoot was 36,8 miljard ton in 2023, 1,1% meer dan het jaar ervoor. In minder dan 200 jaar heeft de mens de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer verhoogd tot 425 ppm; de pre-industriële waarde was 278 ppm. Dit is de belangrijkste oorzaak van de huidige opwarming van de Aarde.<ref> [https://globalcarbonbudget.org/fossil-co2-emissions-at-record-high-in-2023/ Fossil CO2 emissions at record high in 2023 - Global Carbon Budget]</ref>

De uitstoot van fossiele CO2 daalt in sommige regio's, waaronder Europa en de VS, maar stijgt over het algemeen — en wetenschappers zeggen dat wereldwijde actie om fossiele brandstoffen terug te dringen niet snel genoeg gaat om gevaarlijke klimaatverandering te voorkomen.

Het beste beschikbare bewijs laat zien dat de opwarming waarschijnlijk min of meer zal stoppen zodra de uitstoot van kooldioxide (CO2) nul is, wat betekent dat de mens de macht heeft om de toekomst van het klimaat te kiezen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.<ref> [https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1256273/full Michael Mann: Warming ends when carbon pollution stops | Frontiers]</ref><ref>[https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1327653/full H Damon Matthews : How much additional global warming should we expect from past CO2 emissions? | Frontiers]/</ref>

Dat is in overeenstemming met IPCC scenario RCP2.6 met ambitieus klimaatbeleid. Onzekere factoren die samenhangen met omslagpunten, zoals het dooien van de permafrost, kunnen voor een verdere stijging van 0,2 tot 0,3 °C zorgen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.

Voor een uitleg over het effect van nul-emissie zie het artikel in Carbon Brief: ''Explainer: Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached?''<ref> [https://www.carbonbrief.org/explainer-will-global-warming-stop-as-soon-as-net-zero-emissions-are-reached/ Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached]</ref>

Er zijn aanwijzingen dat de gezamenlijke werking van albedo, koolstof uit ontdooiende permafrost (zowel als CH4 als CO2) en waterdamp in warme lucht er samen voor zorgen dat de temperatuur hoog blijft, zelfs als de CO2-concentratie afneemt. Dat betekent dat de klimaatverandering die al heeft plaatsgevonden moeilijk ongedaan te maken zal zijn zonder grootschalige netto negatieve emissies. <ref>[https://www.nature.com/articles/s41598-020-75481-z Jorgen Randers, Ulrich Goluke: An earth system model shows self-sustained thawing of permafrost even if all man-made GHG emissions stop in 2020 | Nature]</ref>

Om het klimaat te stabiliseren, moet de uitstoot van broeikasgassen stoppen. Daling van het CO2-niveau en daling van de temperatuur vraagt om andere maatregelen. <ref>
[https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007GL032388 H. Damon Matthews, Ken Caldeira: Stabilizing climate requires near-zero emissions | GRL]</ref> Zie daarvoor: Mitigatie.
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== Cementproductie ===
De cementindustrie is de tweede belangrijkste oorzaak van het stijgende kooldioxidegehalte op Aarde. Een ander nadeel is dat beton wordt gebruikt om harde oppervlakken te creëren die verhinderen dat regenwater door de bodem wordt opgenomen. Dat vergroot de kans op bodemerosie, watervervuiling en overstromingen.<ref> [https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_impact_of_concrete Environmental impact of concrete | Wikipedia]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/s41467-023-43660-x Projecting future carbon emissions from cement production in developing countries | Nature]</ref>

Bij de productie van cement komt kooldioxide vrij. Dit komt doordat calciumcarbonaat (CaCO3) wordt afgebroken wanneer het wordt verhit, waarbij kooldioxide (CO2) en ongebluste kalk (CaO) worden gevormd. Er wordt ook veel energie gebruikt, vooral uit de verbranding van fossiele brandstoffen. De cementproductie is goed voor ongeveer 1,6 miljard ton kooldioxide per jaar — ongeveer 8% van de wereldwijde CO2-uitstoot.<ref>[https://ourworldindata.org/grapher/annual-co2-cement Annual CO₂ emissions from cement | Our World in Data]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Waterdamp ===
Sommige mensen — met name klimaatsceptici — denken dat waterdamp de belangrijkste oorzaak is van de huidige opwarming van de Aarde, maar dat is een omdraaiing van oorzaak en gevolg. Waterdamp neemt toe naarmate de Aarde warmer wordt, maar dit betekent niet dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming. Waterdamp versterkt de opwarming door andere broeikasgassen.<ref>[https://science.nasa.gov/earth/climate-change/steamy-relationships-how-atmospheric-water-vapor-amplifies-earths-greenhouse-effect/ Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Amplifies Earth’s Greenhouse Effect | NASA]</ref>
[[Bestand:Waterdamp broeikasgas.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Het mechanisme van de positieve terugkoppeling van waterdamp in de atmosfeer. Bron: NASA and NOAA Historic NWS Collection.'']]
Wanneer broeikasgassen zoals kooldioxide en in de atmosfeer methaan toenemen, stijgt de temperatuur op Aarde. Hierdoor neemt de verdamping boven water- en landoppervlakken toe. Warmere lucht kan meer vocht vasthouden (7% meer voor elke graad opwarming), dus komt er meer waterdamp in de lucht. De reden is dat waterdamp niet zo gemakkelijk condenseert en als neerslag uit de atmosfeer valt als bij lagere temperaturen. De waterdamp absorbeert net als kooldioxide en methaan de warmte die vanaf de Aarde wordt uitgestraald, waardoor de atmosfeer verder opwarmt en er nog meer waterdamp ontstaat.

Dit is een positieve terugkoppeling die het broeikaseffect versterkt. Geschat wordt dat dit effect meer dan het dubbele is van de opwarming die zou plaatsvinden door de toename van kooldioxide alleen.

De verklaring hiervoor is dat broeikasgassen in de droge lucht in de atmosfeer — kooldioxide, methaan, lachgas, ozon en chloorfluorkoolwaterstoffen — '''niet-condenseerbare''' gassen zijn. Niet-condenseerbare gassen kunnen (onder natuurlijke, aardse omstandigheden) niet vloeibaar worden, zelfs bij de zeer koude temperaturen aan de bovenkant van de troposfeer, op de grens van de stratosfeer. Terwijl de atmosferische temperaturen veranderen, blijft de concentratie van niet-condenseerbare gassen stabiel, tenzij menselijke activiteiten hun concentratie verhogen.

Waterdamp daarentegen is een '''condenseerbaar''' broeikasgas — het kan van een gas in een vloeistof veranderen. De concentratie is afhankelijk van de temperatuur van de atmosfeer. Hierdoor is waterdamp het enige broeikasgas waarvan de concentratie toeneemt ''door de'' opwarming van de atmosfeer, waardoor de atmosfeer nog meer opwarmt. Als andere terugkoppelingen worden meegerekend, is de totale opwarming door een potentiële verandering van 1°C veroorzaakt door CO2 in werkelijkheid wel 3°C.

Als niet-condenseerbare broeikasgassen niet zouden toenemen, zou de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer onveranderd zijn ten opzichte van het niveau van voor de Industriële Revolutie.

Een uitvoerige bespreking van de klimaatmythe dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming en niet kooldioxide en andere door de mens uitgestoten broeikasgassen, vind je op de site van Skeptical Science.<ref>[https://skepticalscience.com/water-vapor-greenhouse-gas.htm Explaining how the water vapor greenhouse effect works | Skeptical Sc8ence]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Methaan ===
Methaan, CH4, draagt aanzienlijk bij aan de opwarming van de Aarde en is verantwoordelijk voor ongeveer 30% van de klimaatverandering sinds het pre-industriële tijdperk. Over een periode van 100 jaar is het 28 keer effectiever dan kooldioxide in het vasthouden van warmte en 84 keer effectiever over een periode van 20 jaar. <ref>[https://www.usgs.gov/news/featured-story/climate-warming-likely-cause-large-increases-wetland-methane-emissions Climate Warming is Likely to Cause Large Increases in Wetland Methane Emissions | USGS]</ref><ref> [https://energy.ec.europa.eu/topics/carbon-management-and-fossil-fuels/methane-emissions_en Methane Emissions | European Commission]</ref>

Methaanemissies zijn voornamelijk het gevolg van menselijke activiteiten, onder andere kolenmijnen, aardgaslekken, afvalwaterzuiveringsinstallaties, scheten en oprispingen van herkauwers zoals koeien, schapen en geiten, rottend organisch afval op stortplaatsen, en termietenheuvels. (Zelfs lactose-intolerante familieleden dragen in minieme hoeveelheden bij aan deze uitstoot!) <ref>[https://climate.mit.edu/ask-mit/how-much-does-natural-gas-contribute-climate-change-through-co2-emissions-when-fuel-burned How much does natural gas contribute to climate change through CO2 emissions when the fuel is burned, and how much through methane leaks? | MIT Climate Portal]</ref>

Methaan wordt in de atmosfeer snel omgezet in kooldioxide en draagt op die manier bij aan het broeikaseffect.<ref>[https://theconversation.com/i-was-an-exxon-funded-climate-scientist-49855 I was an Exxon-funded climate scientist | The Conversation]</ref>

Andere bronnen van methaanuitstoot zijn uitdrogende veenmoerassen en ontdooiende permafrost (= permanent bevroren bodem).<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Basislijn ‘Parijs’ ===

De Overeenkomst van Parijs definieert “pre-industriële” niveaus niet expliciet, wat leidt tot verschillende interpretaties. Over het algemeen wordt de periode 1850-1900 gebruikt als basislijn, die het begin van de uitstoot van broeikasgassen door de industriële revolutie weergeeft. Sommige onderzoekers beweren echter dat een eerdere periode, zoals 1720-1800, een nauwkeurigere basislijn kan zijn vanwege lagere concentraties broeikasgassen en natuurlijke klimaatvariabiliteit in die tijd. Het IPCC heeft in zijn rapporten ook verwezen naar 1750 als pre-industriële marker.<ref> https://www.climate-lab-book.ac.uk/2017/defining-pre-industrial/ </ref><blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': Correlatie CO2 — temperatuur ===
[[Bestand:Surface temperature CO2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Gemiddelde oppervlaktetemperatuur en concentratie van kooldioxide (CO2) in de atmosfeer 1850-2023). Bron: NOAA.'']]
Gedurende de geschiedenis van de Aarde hebben natuurlijke oorzaken, zoals astronomische variaties (variaties in de stand van de aardas en de baan van de Aarde om de zon) en vulkanisme, geleid tot schommelingen in de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer. Deze waren de drijvende kracht achter natuurlijke klimaatveranderingen, zoals ijstijden en warmere periodes.
[[Bestand:CO2 Antarctic temperature.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Correlatie van kooldioxideconcentratie en temperatuur. Gegevens van ijskernen in Antarctica. Bron: NASA. Grafieken door Robert Simmon van data uit Lüthi et al., 2008, en Jouzel et al., 2007.''<ref>[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle/page4.php Changes in the Carbon Cycle | NASA]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature06949 High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present | Nature]</ref><ref>[https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.1141038 Orbital and Millennial Antarctic Climate Variability over the Past 800,000 Years | Science]</ref>]]
De hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer is de afgelopen 800.000 jaar nauw gecorreleerd met de temperatuur. Oorspronkelijk werden temperatuurveranderingen veroorzaakt door astronomische variaties, maar verhoogde temperaturen leidden tot het vrijkomen van CO₂ in de atmosfeer, wat de opwarming verder versnelde. Gegevens uit ijskernen op Antarctica bevestigen deze lange-termijn correlatie, tot ongeveer 1900.<ref>[https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/ A Graphical History of Atmospheric CO2 Levels Over Time | Earth.Org]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature10915 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation | Nature]</ref>

Wanneer we nog verder teruggaan in de tijd, zien we dezelfde correlatie tussen CO₂-concentratie in de atmosfeer en de oppervlaktetemperatuur op Aarde. Wanneer CO2 laag is, is de Aarde koud, wanneer die hoog is, is de Aarde warm of zelfs heet, met temperaturen variërend van 11 tot 36 °C. CO₂ is de belangrijkste aandrijving van het klimaat. Dat blijkt uit een analyse die geologische gegevens tot 485 miljoen jaar geleden combineert met modelonderzoek. De studie laat verder zien dat de temperatuur over de afgelopen 2 miljoen jaar gemiddeld 15 °C was, met schommelingen niet groter dan 5 °C.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>

Het team verzamelde meer dan 150.000 schattingen van de temperatuur in de oudheid, berekend op basis van vijf verschillende chemische indicatoren voor temperatuur die bewaard zijn in fossiele schelpen en andere soorten organisch materiaal. Hun collega's van de Universiteit van Bristol maakten meer dan 850 modelsimulaties van hoe het klimaat op aarde er in verschillende perioden in het verre verleden uit zou kunnen hebben gezien op basis van de positie van de continenten en de samenstelling van de atmosfeer. De onderzoekers combineerden vervolgens deze twee groepen gegevens om de meest nauwkeurige curve te maken van hoe de temperatuur op aarde de afgelopen 485 miljoen jaar heeft gevarieerd.
Het huidige klimaat is veel koeler en met matiger temperatuurvariaties dan in het grootste deel van daaraan voorafgaande tijd. Echter, de huidige opwarming gaat in een tempo dat vele malen sneller is dan ooit in de lange aardgeschiedenis. Eerdere episoden van snelle opwarming gingen vaak gepaard met massale uitsterving.
<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Gevoeligheid ===
Uit nieuw onderzoek blijkt dat de temperatuur van de atmosfeer mogelijk gevoeliger is voor de CO₂-concentratie dan eerder werd aangenomen. Een verdubbeling van de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer zou volgens deze studie kunnen leiden tot een temperatuurstijging van 7 tot wel 14 graden Celsius.<ref> [https://www.nioz.nl/en/news/co2-puts-heavier-stamp-on-temperature-than-thought CO2 puts heavier stamp on temperature than thought | NIOZ]</ref>

Deze bevindingen komen uit de analyse van bodemmateriaal uit de Stille Oceaan, nabij de kust van Californië, uitgevoerd door onderzoekers van NIOZ en de universiteiten van Utrecht en Bristol.<ref> [https://www.nature.com/articles/s41467-024-47676-9 Continuous sterane and phytane δ13C record reveals a substantial pCO2 decline since the mid-Miocene | Nature]</ref>

"De geconstateerde temperatuurstijging is aanzienlijk groter dan de 2,3 tot 4,5 graden waar het VN-klimaatpanel, het IPCC, tot nu toe rekening mee hield," aldus Caitlyn Witkowski, de hoofdauteur van het artikel. De door deze onderzoekers gevonden waarde van de klimaatgevoeligheid komt overeen met de 8 °C bij een verdubbeling van CO2 die ander onderzoek opleverde.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Levensduur van CO2 in de atmosfeer ===
Klimaatsceptici voeren vaak aan dat CO2 niet kan bijdragen aan de opwarming, omdat het maar kort in de atmosfeer blijft. Dat argument wordt weerlegd op de site skepticalscience.com.

De redenering van klimaatsceptici gaat als volgt:

# Voorspellingen voor het Global Warming Potential (GWP) door het IPCC gaan over het opwarmende effect van CO2 op verschillende tijdschalen; 20, 100 en 500 jaar.
# Maar CO2 heeft slechts een levensduur van 5 jaar in de atmosfeer.
# Daarom kan CO2 niet de opwarming op lange termijn veroorzaken die het IPCC voorspelt.

Deze bewering is onjuist. (A) is waar. (B) is ook waar. Maar B is irrelevant en misleidend, dus daaruit volgt niet dat C daarom waar is. Dit is de bekende drogredenering ''non sequitur''.

De bewering hangt af van wat levensduur betekent. Om dit te begrijpen, moeten we eerst begrijpen wat een boxmodel is. In een milieu context worden systemen vaak beschreven door vereenvoudigde box modellen. Een eenvoudig voorbeeld (uit de schooltijd) van de watercyclus heeft slechts 3 boxen: wolken, rivieren en de oceaan.

In de woordenlijst van het 4e IPCC-Assessment Report heeft “levensduur” verschillende betekenissen. De meest relevante is:<blockquote>Omlooptijd (T) (ook wel globale atmosferische levensduur genoemd) is de verhouding tussen de massa M van een reservoir (bijvoorbeeld een gasvormige verbinding in de atmosfeer) en de totale verwijderingssnelheid S uit het reservoir: T = M / S. Voor elk verwijderingsproces kunnen afzonderlijke omlooptijden worden gedefinieerd. In de bodemkoolstof biologie wordt dit de gemiddelde verblijftijd genoemd.</blockquote>Met andere woorden, de verblijftijd is de gemiddelde tijd die een individueel deeltje doorbrengt in een bepaalde box. Het wordt berekend als de grootte van de box (reservoir) gedeeld door de totale stroomsnelheid in (of uit) een box.

[[Bestand:Levensduur CO2 atmosfeer.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Dit diagram van de koolstofcyclus toont de opslag en jaarlijkse uitwisseling van koolstof tussen de atmosfeer, de hydrosfeer en de geosfeer in gigaton - of miljarden tonnen - koolstof (GtC). Het verbranden van fossiele brandstoffen door mensen voegt ongeveer 5,5 GtC koolstof per jaar toe aan de atmosfeer.'']]In het bovenstaande diagram van de koolstofcyclus zijn er twee reeksen getallen. De zwarte getallen geven de grootte van de box aan, in gigaton koolstof (GtC). De paarse getallen zijn de fluxen (of stroomsnelheid) van en naar een box in gigaton koolstof per jaar (Gt/j).

Even snel tellen leert dat er elk jaar ongeveer 200 Gt C de atmosfeer verlaat en binnenkomt. Bij een eerste benadering kunnen we, gezien de grootte van het reservoir van 750 Gt, uitrekenen dat de verblijftijd van een gegeven molecuul CO2 750 Gt C / 200 Gt C . y-1 = ongeveer 3-4 jaar. Zorgvuldig tellen van de bronnen (aanvoer) en putten (afvoer) laat echter zien dat er een netto onbalans is; koolstof in de atmosfeer neemt toe met ongeveer 3,3 Gt per jaar.

Het is waar dat een individuele CO2-molecuul een korte verblijftijd heeft in de atmosfeer. Maar wanneer een CO2-molecuul de atmosfeer verlaat, ruilt het in de meeste gevallen gewoon van plaats met een molecuul in de oceaan. Het opwarmingsvermogen van CO2 heeft dus weinig te maken met de verblijftijd van individuele CO2 moleculen in de atmosfeer.

Wat echt bepalend is voor het opwarmingsvermogen is hoe lang de extra CO2 in de atmosfeer blijft. CO2 is in wezen chemisch inert in de atmosfeer en wordt alleen verwijderd door biologische opname en door het oplossen in de oceaan. Biologische opname (met uitzondering van de vorming van fossiele brandstoffen) is koolstofneutraal: Elke boom die groeit zal uiteindelijk sterven en ontbinden, waarbij CO2 vrijkomt. (Ja, er is misschien wat winst te behalen door herbebossing, maar die is waarschijnlijk klein vergeleken met de uitstoot van fossiele brandstoffen).

Het oplossen van CO2 in de oceanen gaat snel, maar het probleem is dat de bovenkant van de oceaan “vol raakt” en de bottleneck is dus de overdracht van koolstof van het oppervlaktewater naar de diepe oceaan. Deze overdracht wordt grotendeels bepaald door de lange omlooptijd van de oceaan van 500-1000 jaar. Daarom is een tijdschaal voor het CO2 opwarmingspotentieel tot 500 jaar heel redelijk.<blockquote>'''Bronnen''':

[https://skepticalscience.com/co2-residence-time.htm CO2 emissions change our atmosphere for centuries]

[https://archive.ipcc.ch/pdf/glossary/ar4-wg1.pdf IPCC AR4 Annex I Glossary]

[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle The Carbon Cycle]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Methaan, krachtig broeikasgas ===
[[Bestand:Global methane budget 2010-2019.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Bron: Global Carbon Project''<ref>[https://www.globalcarbonproject.org/methanebudget/index.htm Global Methane Budget | The Global Carbon Project]</ref>]]
Bij het vergelijken van de effecten van methaan (CH4) en kooldioxide (CO2) zijn twee dingen belangrijk. Ten eerste is methaan een veel krachtiger broeikasgas dan kooldioxide. Ten tweede is de verblijftijd in de atmosfeer veel korter voor methaan dan voor kooldioxide, omdat methaan vrij snel wordt omgezet naar kooldioxide. Als gevolg daarvan neemt de bijdrage van methaanemissies in het verleden aan de opwarming van de aarde in de loop van de tijd af, simpelweg omdat deze emissies geleidelijk door natuurlijke processen uit de atmosfeer worden verwijderd.

Over een periode van 100 jaar kan dezelfde hoeveelheid methaan als kooldioxide de Aarde ongeveer 30 keer meer opwarmen. Over een periode van alleen de eerste twintig jaar na uitstoot is het aardopwarmingsvermogen van methaan meer dan 80 keer zo groot als dat van een gelijke hoeveelheid kooldioxide. Hoe langer de toekomstige tijdschaal, hoe lager de impact van methaan dat al in de atmosfeer is vrijgekomen. De andere kant van het verhaal is dat als je de opwarming van de aarde snel wilt afremmen, een vermindering van de methaanuitstoot heel effectief is.

Meer informatie over het methaanbudget, en het verminderen van de effecten van de toenemende methaanuitstoot is te vinden op de site Global Methane Budget 2000–2020 en een artikel in Environmental Research Letters.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-115/ Global Methane Budget 2000–2020 Global Methane Budget 2000–2020 | Earth System Science Data]</ref><ref> [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ad6463 Human activities now fuel two-thirds of global methane emissions | Environmental Research Letters]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': lachgas ===
Lachgas (N2O) is een krachtig broeikasgas, en de uitstoot ervan neemt al decennia toe, voornamelijk door mestproductie en het gebruik van kunstmest. Wanneer we spreken over de stikstofcrisis, gaat het vaak over stikstofverbindingen die de bodem en het oppervlaktewater, zoals sloten, rivieren, meren en oceanen, vervuilen. Deze stikstof komt uit dierlijke mest, kunstmest of wordt uitgestoten door auto's, fabrieken en de verbranding van biomassa, en schaadt de biodiversiteit.

Het stikstofprobleem is echter breder dan dat. Bacteriën en chemische processen in de bodem en het water zetten een deel van deze stikstofverbindingen om in lachgas, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron''': [https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ RealClimate: How do we know that recent CO2 increases are...]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Welke broeikasgassen dragen hoeveel bij? ===
[[Bestand:Physical drivers of climate change.png|gecentreerd|miniatuur]]
Deze grafiek toont de belangrijkste broeikasgassen: kooldioxide (CO₂), methaan (CH4) en waterdamp (H2O), en hun bijdrage aan de opwarming van de atmosfeer, gemeten in graden Celsius. Zonder deze gassen zou de aarde een onleefbare, ijskoude planeet zijn.

Er zijn natuurlijke bronnen van kooldioxide in de atmosfeer, zoals de uitstoot van gassen uit de oceaan, ontbindende vegetatie en andere biomassa, vulkaanuitbarstingen, natuurlijk voorkomende bosbranden en zelfs oprispingen van herkauwende dieren. Deze natuurlijke bronnen van kooldioxide worden gecompenseerd door ‘sinks’, zoals fotosynthese door planten op het land en in de oceaan, directe absorptie in de oceaan en de vorming van bodems en veen.

Zwaveldioxide, stikstofoxiden en aerosolen stimuleren de wolkenvorming, wat een afkoelend effect op de atmosfeer heeft. Het nettoresultaat van broeikasgasuitstoot en wolkenvorming is echter een opwarming van de atmosfeer.<blockquote>'''Bron''': [https://science2017.globalchange.gov/chapter/2/ Climate Science Special Report: Physical Drivers of Climate Change]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Vulkanen ===
Vulkanen zijn een andere bron van CO2. Vulkanen kunnen van invloed zijn op klimaatverandering. Bij een grote explosieve uitbarsting worden veel vulkanisch gas, aerosoldruppels en as de stratosfeer in gestuurd. De meeste as die terug op aarde valt, wordt binnen enkele dagen of weken afgevoerd en heeft dus niet veel effect op klimaatverandering. Gassen zoals zwaveldioxide die vrijkomen door vulkanen kunnen echter wereldwijde afkoeling veroorzaken, terwijl vulkanische koolstofdioxide, dat een broeikasgas is, de opwarming van de aarde kan bevorderen.

In het geologische verleden hebben ze, naast andere factoren, bijgedragen aan klimaatverandering. De hoeveelheid CO2 die individuele vulkanen uitstoten, valt echter in het niet bij wat er nu de atmosfeer in gaat. Alle vulkanen die in deze tijd op de planeet actief zijn, stoten minder dan één procent van de kooldioxide uit die menselijke activiteiten veroorzaken. (Zie ook de grafiek in Verdieping: Verder terug in de tijd.)

Een uitzondering hierop vormen grote, zg. ‘flood basalt events’. Dat zijn langdurige perioden van uitvloeien van lava over enorme gebieden waarbij ook kooldioxide in grote hoeveelheden vrijkomt. Die gebeurtenissen hebben in het verleden invloed gehad op het klimaat en het uitsterven van soorten. Het belangrijkste effect lijkt te zijn het vertragen van het herstel na een broeikas opwarming. De laatste van deze gebeurtenissen vond tientallen miljoenen jaren geleden plaats. Op dit moment is daarvan geen sprake.<ref>[https://www.nature.com/articles/s41561-024-01574-3 Cryptic degassing and protracted greenhouse climates after flood basalt events | Nature Geoscience]</ref>

Dat weerlegt dan ook de claim van sommige klimaatsceptici dat de uitstoot door fossiele brandstoffen lager is dan die door vulkanen.<ref>[https://skepticalscience.com/volcanoes-and-global-warming.htm Do volcanoes emit more CO2 than humans? | Skeptical Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofputten (‘carbon sinks’) ===
De verklarende woordenlijst van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) definieert koolstofputten (carbon sink) als “Een reservoir (natuurlijk of menselijk, in bodem, oceaan en planten) waar een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas wordt opgeslagen. Merk op dat UNFCCC artikel 1.8 naar een put verwijst als elk proces, activiteit of mechanisme dat een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert." (IPCC, n.d.).

Een '''koolstofput''' is een natuurlijk of kunstmatig koolstofvastlegging (''sequestration'') proces dat een broeikasgas, een aërosol of een precursor van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert. Deze putten vormen een belangrijk onderdeel van de natuurlijke koolstofcyclus. Een overkoepelende term is '''koolstofreservoir''', dat zijn alle plaatsen waar koolstof op Aarde kan zijn, dus de atmosfeer, oceanen, bodem, flora, reservoirs van fossiele brandstoffen enzovoort. Een koolstofput is een soort koolstofreservoir dat het vermogen heeft om meer koolstof uit de atmosfeer op te nemen dan er vrijkomt.
[[Bestand:Koolstofputten.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Werking van koolstofputten (carbon sinks).''<ref name=":0">[https://xcaliburmp.com/solution/smart-natural-carbon-sink/ Natural Carbon Sink - Xcalibur Smart Mapping]</ref>]]De oceanen zijn verreweg de grootste koolstofput. Phytoplankton (plantaardig plankton) verwerkt door fotosynthese een deel van de kooldioxide uit de atmosfeer de rest wordt opgenomen in het oceaanwater en zorgt daar voor een toename van de zuurgraad. Zie Oceaanverzuring.[[Bestand:Carbon Storage in Earths Ecosystems.jpg|gecentreerd|miniatuur|799x799px|''Koolstofbronnen en -putten op land.''<ref name=":0" />]]Bossen spelen een belangrijke rol bij de regulering van het klimaat. Ze absorberen koolstof, in de vorm van kooldioxide, uit de atmosfeer en slaan die op. Koolstof wordt op drie manieren opgeslagen. In levende biomassa zoals bladeren, takken, boomstammen en wortels. In dode biomassa, houtresten en bladstrooisel. In de bodem. Een groot deel van de koolstof lekt weer terug naar de atmosfeer, als gevolg van ontbossing, bosbranden en andere verstoring.

Wetlands, veenmoerassen, getijdegebieden en mangrovebossen, vormen de grootste koolstofput op land. Ook daar zien we een sterke achteruitgang van het vermogen om als koolstofput te functioneren.<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofcyclus ===
[[Bestand:Annual Carbon Emissions and their Partitioning.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Ontwikkeling van de jaarlijkse koolstofuitstoot en -reservoirs vanaf 1850. Gecombineerde componenten van het mondiale koolstofbudget als functie van de tijd, voor fossiele CO2-emissies. In het eerste diagram (a) staan jaarlijkse schattingen van elke flux (in Gt C jr-1) en in het tweede diagram (b) de cumulatieve flux (de som van alle voorgaande jaarlijkse fluxen, in Gt C) sinds het jaar 1850. Koolstofputten tellen niet precies op tot de som van de emissies, wat resulteert in een budgettaire onbalans (BIM) die wordt weergegeven door het verschil tussen de onderste rode lijn (die de totale emissies weerspiegelt) en de som van de koolstoffluxen in de oceaan, op het land en in de atmosfeer.'']]
De grafiek laat zien dat het grootste deel van de CO₂-uitstoot wordt opgenomen door natuurlijke CO₂-reservoirs (‘sinks’), zoals plantengroei en de bodem (Land sink) en oceanen (Ocean sink). Deze kunnen echter ook broeikasgassen vrijgeven wanneer de aarde door niet-natuurlijke oorzaken opwarmt, wat het broeikaseffect versterkt. Vanaf ongeveer 1950 is de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer versneld toegenomen (Atmospheric growth). De ‘sinks’ hebben onvoldoende capaciteit om de uitstoot van broeikasgassen op te nemen.
[[Bestand:Global_carbon_cycle.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Schematische weergave van de totale verstoring van de mondiale koolstofcyclus door antropogene activiteiten, wereldwijd gemiddeld voor het decennium 2013-2022. De antropogene verstoring vindt plaats boven op een actieve koolstofcyclus, met fluxen en voorraden op de achtergrond.''<ref>[https://essd.copernicus.org/articles/15/5301/2023/ Global Carbon Budget 2023 | Earth System Science Data]]</ref>]]

Deze inventarisatie in 2023 van de koolstofcyclus (die vanaf 2011 jaarlijks wordt geüpdatet) geeft aan dat de wereldwijde fossiele CO2-uitstoot (inclusief de opname door cement) verder zal toenemen tot 1,4% boven het niveau van vóór de pandemie van 2019. De auteurs berekenen het resterende koolstofbudget voor een 50% waarschijnlijkheid om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5, 1,7 en 2 °C. Die is gereduceerd tot respectievelijk 75 Gt C (275 Gt CO2), 175 Gt C (625 Gt CO2) en 315 Gt C (1150 Gt CO2) vanaf begin 2024. Uitgaande van de emissieniveaus van 2023 komt dat overeen met ongeveer 7, 15 en 28 jaar.
[[Bestand:Componenten mondiale koolstofbudget.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De 2013-2022 tienjaarsgemiddelde componenten van het mondiale koolstofbudget, gepresenteerd voor '''(a)''' fossiele CO2-emissies (EFOS), '''(b)''' emissies door veranderingen in landgebruik (ELUC), '''(c)''' de CO2-sink in de oceaan (SOCEAN), en '''(d)'''de CO2-sink op het land (SLAND). Positieve waarden voor EFOS en ELUC staan voor een flux naar de atmosfeer, terwijl positieve waarden voor SOCEAN en SLAND staan voor een flux van de atmosfeer naar de oceaan of het land (koolstofput). In alle panelen staan de gele en rode kleuren voor een bron (flux van het land of de oceaan naar de atmosfeer) en de groene en blauwe kleuren voor een sink (flux van de atmosfeer naar het land of de oceaan). Alle eenheden zijn in kilogram koolstof per vierkante meter per jaar (kg C m-2 jr-1).'']]
In de historische periode 1850-2022 was 31 % van de historische emissies afkomstig van veranderingen in landgebruik en 69 % van fossiele emissies. De emissies van fossiele brandstoffen zijn sinds 1960 echter aanzienlijk toegenomen, terwijl veranderingen in landgebruik dat niet hebben gedaan, en daarom was de bijdrage van veranderingen in landgebruik aan de totale antropogene emissies in recente perioden kleiner (18% in de periode 1960-2022 en tot 12% in de periode 2013-2022).

Stijging van de zeewatertemperatuur kan ertoe leiden dat de oceanen minder CO2 kunnen opnemen. Op het land veroorzaken droogte en natuurbranden een afname van de CO2 opname capaciteit van de bodem. Beide hebben een toename van CO2 in de atmosfeer tot gevolg.<ref>[https://academic.oup.com/nsr/article/11/12/nwae367/7831648 Low latency carbon budget analysis reveals a large decline of the land carbon sink in 2023 | National Science Review]</ref>

Een groot internationaal team publiceert jaarlijks een update van de wereldwijde koolstofbalans. De meest recente is die voor 2024.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-519/ Global Carbon Budget 2024 | Earth System Science Data]</ref>
‎<blockquote>'''Bronnen:'''
‎<references /> </blockquote>

Wat is klimaatverandering?

2025-01-31T09:14:31Z

NoraW: /* Het is de mens */

== Samenvatting ==
'''Het klimaat is één van de [http://www.klimaatwiki.org/index.php/Extreme_urgentie#De_grenzen_van_onze_planeet negen planetary boundaries] die sinds ongeveer 1990 voorbij de veilige limiet is. De gevolgen van het overschrijden van die grens zijn maar ten dele terug te draaien en dan ook nog pas op de lange termijn.'''

'''Dit hoofdstuk bespreekt de verschillen tussen weer en klimaat, het natuurlijke broeikaseffect, broeikasgassen, het door de mens veroorzaakte versterkte broeikaseffect, en de invloedrijke weersverschijnselen El Niño en El Niña.'''

'''Deze grafiek, gepubliceerd door het KNMI, vat het verhaal van deze wiki samen. Hij laat zien hoe de gemiddelde temperatuur op Aarde sinds de Industriële Revolutie is gestegen parallel met de stijging van de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer. In verschillende hoofdstukken wordt uitgelegd wat daarvan de oorzaken en gevolgen zijn en wat eraan kan worden gedaan om de schade te beperken.'''
[[Bestand:Klimaatgrafiek KNMI.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|Temperatuur en CO2-concentratie sinds het begin van de jaartelling. Bron: KNMI.]]

== Weer en klimaat ==
'''Weersverandering en klimaatverandering worden nogal eens met elkaar verward: ''“Hoezo opwarming van de Aarde? Kijk naar buiten. Het sneeuwt en het is heel koud.”'' Vaak is zo’n opmerking een bewuste keuze om een zinvol gesprek te frustreren. Hoe het ook zij, het is goed om het verschil tussen weer en klimaat scherp te hebben.'''

Op de site https://earth.nullschool.net/ vind je animaties van de actuele weersituatie: temperatuur, luchtdruk, wind, zeestromingen, chemie en nog veel meer.

<youtube>obsw9qiBnjo</youtube>

==== Weer ====
Weer is wat je buiten voelt op een specifieke dag: warm, koud, regen, zon, wind, enzovoort. Het verandert snel, soms zelfs binnen een uur. Het weer — temperatuur, neerslag, wind — is op elke plaats en op elk moment anders.

Tegelijkertijd is het weer ook in zekere mate voorspelbaar: de dagen in de wintermaanden zijn kouder, grauwer en donkerder, dan in de zomer. In gebieden ver van zeeën en oceanen zijn deze verschillen groter dan in Nederland, dicht bij de zee. Nederland heeft een zeeklimaat, Rusland een landklimaat.

==== Klimaat ====
Klimaat gaat over het ''gemiddelde'' weer in een ''gebied'' over een ''lange periode'', meestal wordt daarvoor 30 jaar gekozen of meer. Klimaat geeft een idee van wat voor soort weer je meestal kunt verwachten in een seizoen of jaar.

== Klimaatverandering ==
Klimaatverandering is dus de verandering van de gemiddelde weersomstandigheden over een langere periode in een bepaalde regio. Klimaat zegt daarmee ook iets over de kans dat een bepaald weertype op een bepaalde plaats en op een bepaalde tijd voorkomt.

Je kunt dus nooit zeggen dat extreme regenbuien (het weer op moment X op plaats Y) het gevolg zijn van klimaatverandering, tenminste niet op dezelfde manier als zeggen dat het glas dat op de grond valt het gevolg is van je hand die het van de tafel duwt. Immers het klimaat is de samenvatting van vele jaren weersverschijnselen. Je kunt wel zeggen dat het vaker optreden van extreme regenbuien het gevolg is van de uitstoot van CO2. (Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Attributie|Attributie]].)

Als we het over klimaatverandering hebben, bedoelen we vaak de opwarming van de Aarde als gevolg van menselijk handelen, de antropogene klimaatverandering (er bestaat dus ook klimaatverandering die niet door de mens wordt veroorzaakt; zie [natuurlijke variatie]). Opwarming is echter maar één onderdeel van klimaatverandering. Omdat de planeet Aarde één groot samenhangend geheel vormt, heeft opwarming ook gevolgen voor neerslagpatronen, weersextremen, smeltende gletsjers, zeespiegelstijging, veranderingen in verdamping door vegetatie, etc.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref>

Het klimaat op Aarde is over lange tijd — in de orde van honderdduizenden tot miljoenen jaren — redelijk stabiel geweest, slechts enkele graden onder en boven de gemiddelde temperatuur in die periode. De huidige opwarming is groter en veel sneller dan ooit in de afgelopen 2 miljoen jaar. En dat is de kern van het probleem.

=== Tempo en locaties moeilijk voorspelbaar ===
Hoewel klimaatverandering moeilijk te voorspellen is, kunnen we, op grond van algemeen bekende natuurkundige principes, betrouwbare uitspraken doen over de oorzaken en gevolgen. De onzekerheid zit hem vooral in (1) de invloed van en de snelheid van de verandering van verschillende elementen, zoals temperatuur, neerslag, wind, bewolking en oceaanstromingen, en (2) de locaties waar deze veranderingen merkbaar zijn. Binnen duidelijk aangegeven onzekerheidsmarges wijzen alle trends in dezelfde richting: door de mens veroorzaakte, versnelde opwarming van de Aarde.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

== Jaarlijkse en lange-termijn variatie ==
Deze grafiek uit het rapport Global Climate Highlights van Copernicus laat de jaarlijkse temperatuurvariatie zien ten opzichte van het langjarig gemiddelde. Daaruit blijkt dat, ondanks de schommelingen van de temperatuur het klimaat een duidelijke opwarmingstrend vertoont.<ref> [https://climate.copernicus.eu/global-climate-highlights-2024 Global Climate Highlights 2024 | Copernicus]</ref>
[[Bestand:Temperatuurstijging.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Verschil in wereldgemiddelde temperatuur (°C) ten opzichte van 1850-1900, gebaseerd op de gemiddelden van maandwaarden uit maximaal zes datasets:'' ''Berkeley Earth, HadCRUT5 en NOAAGlobalTemp (vanaf 1850), GISTEMP (vanaf 1880), ERA5 (vanaf 1940) en JRA-3Q (vanaf september 1947).'' ''De datasets zijn genormaliseerd zodat ze dezelfde gemiddelden hebben voor 1991-2020 en een gemiddelde dataset-offset van 0,88°C is gebruikt om de gemiddelden van 1991-2020 en 1850-1900 aan elkaar te relateren.'' ''De zwarte curve toont een schatting van de klimatologische variatie van de temperatuur op lange termijn.'' ''De rode en blauwe balken tonen de afwijkingen van de jaargemiddelde temperaturen van deze schatting.'' ''Credit: C3S/ECMWF.'']]<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== El Niño en La Niña ===
El Niño is een natuurverschijnsel in de Stille Oceaan waarbij langs de evenaar in de oostelijke Stille Oceaan het normaal koele zeewater in sommige jaren sterk opwarmt. Deze opwarming beïnvloedt het weer wereldwijd, vooral in Noord- en Zuid-Amerika, en soms zelfs in Europa.<ref> [https://celebrating200years.noaa.gov/magazine/enso/el_nino.html The 1997-98 El Niño | NOAA]</ref>

Het tegenovergestelde effect, La Niña, treedt op wanneer het zeewater bij de evenaar ongewoon koud is. Beide verschijnselen zijn onderdeel van het El Niño Southern Oscillation (ENSO)-effect, een onregelmatige cyclus van 2 tot 7 jaar die variaties in wind- en zee-oppervlaktetemperaturen over de tropische oostelijke Stille Oceaan veroorzaakt.
[[Bestand:ENSO.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Tijdens El Niño stijgt de oppervlaktewatertemperatuur van de tropische Stille Oceaan met ongeveer 5 °C. Tijdens La Niña daalt de temperatuur van het oceaanwater met ongeveer dezelfde hoeveelheid. Beide toestanden zijn extreme stadia van één fenomeen. Bron: AHA Centre.''<ref> [https://thecolumn.ahacentre.org/insight/vol-66-getting-to-know-el-nino-la-nina/ Getting to know: El Niño and La Niña | AHA Centre]</ref>]]
Het ENSO-effect zorgt voor temperatuurschommelingen die bovenop de wereldwijde temperatuurstijging komen die het gevolg is van de uitstoot van broeikasgassen. 2023 was een El Niño-jaar. In zulke jaren komen er meer en krachtigere tropische orkanen voor, met zware regenval in sommige regio's en extreme droogte in andere. Wat we tijdens El Niño zien, kunnen we beschouwen als een voorbode van wat ons bij verdere opwarming te wachten staat.<ref> [https://www.climate.gov/news-features/featured-images/global-impacts-el-ni%C3%B1o-and-la-ni%C3%B1a Global impacts of El Niño and La Niña | NOAA]</ref>
[[Bestand:SST Anomalies.gif|miniatuur|''De El Niño-gebeurtenis van 1997-98 met extreme zeeoppervlakte temperatuur (SST) anomalieën in het oosten van de tropische Stille Oceaan.''|gecentreerd|432x432px]]
De kaart toont de afwijkende watertemperaturen [°C] in de oceanen tijdens de laatste sterke El Niño in december 1997.
[[Bestand:Gevolgen temperatuur neerslag El Niño La Niña.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Wereldwijde gevolgen voor temperatuur en neerslag van El Niño en La Niña gebeurtenissen.'']]
Niettemin kunnen we de recordtemperaturen van 2023 — en zeker niet die van 2024 — toeschrijven aan een sterke El Niño. Dit blijkt uit een analyse van de ontwikkeling van de dagelijkse temperaturen tijdens alle El Niño-gebeurtenissen met behulp van de ERA5 reanalyse dataset. Aangezien deze dataset de periode van 1940 tot nu beslaat, geeft het ons zes sterke El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.8 °C) en vier meer gematigde El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.5 °C en < 1.8 °C) om te vergelijken met 2024.<ref> [https://www.theclimatebrink.com/p/how-unusual-is-current-post-el-nino How unusual is current post-El Niño warmth? | The Climate Brink]</ref>
[[Bestand:Temperatuur 6 ENSO's.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Vergelijking van de afwijkingen van de gemiddelde temperatuur tijdens zes El Niño’s (1972-2023). De dikke zwarte lijn is de El Niño van 2023. De grafieken zijn gecentreerd rond het hoogtepunt van de betreffende gebeurtenis. De data hiervan worden gegeven in de legenda.'']]
De figuur hierboven toont de gegevens van zes sterke El Niño gebeurtenissen. Hoge temperaturen in 2023 (ononderbroken zwarte lijn) traden eerder op dan in elke andere sterke El Niño. De piektemperaturen waren vergelijkbaar met andere gebeurtenissen in 2015/2016 en 1997/1998 — ongeveer 0,4 °C boven de “normale” mondiale oppervlaktetemperaturen. De mondiale temperaturen daalden na april een beetje, in lijn met eerdere El Niño-gebeurtenissen.

Na oktober 2023 (maand 10 in de grafiek) zijn de temperaturen wereldwijd echter hoog gebleven, ondanks het feit dat de El Niño condities al lang verdwenen zijn, waardoor het laatste deel van 2024 buiten het bereik valt van andere sterke El Niño's.

Zelfs als we naar de langere termijn kijken, is de ontwikkeling van de mondiale oppervlaktetemperaturen zowel voor als na El Niño ongekend: de temperaturen stegen eerder dan we eerder hebben gezien en de temperaturen zijn langere tijd op een hoog niveau gebleven.

==== Gevolgen voor Europa ====
El Niño en La Niña hebben ook invloed op Europa. Als de Stille Oceaan verandert van El Niño naar La Niña, kan Europa te maken krijgen met veranderingen in temperatuur en neerslag.

Een opwarmend klimaat en de overgang van El Niño naar La Niña kan het risico op hittegolven en droogte in delen van Europa vergroten. Een jaar van El Niño kan evenveel hitte met zich meebrengen als een decennium van door de mens veroorzaakte opwarming. Deze extra hitte en de kans op andere neerslagpatronen kunnen hittegolven en droogtes in sommige delen van Europa erger maken.

Terwijl sommige gebieden te maken kunnen krijgen met meer hittegolven en droogte, kunnen andere gebieden meer overstromingen en extreme regen krijgen. In Zuid-Europa worden de winters natter en warmer, terwijl ze in Noord-Europa droger en kouder worden.

De manier waarop El Niño, La Niña en andere klimaatfactoren werken, kan van invloed zijn op de frequentie en kracht van zware regenval en stormen in Europa.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

== '''Verdieping''': Attributie ==
Nu extreem weer steeds vaker optreedt en tot hele concrete problemen leidt, rijst de vraag of klimaatverandering hier de schuld van is. Tien jaar geleden zouden wetenschappers het moeilijk hebben gehad om deze vraag te beantwoorden. Vandaag de dag kan een nieuw type onderzoek, de zogenaamde attributiewetenschap, bepalen of klimaatverandering sommige extreme gebeurtenissen ernstiger en waarschijnlijker heeft gemaakt, en zo ja, in welke mate.<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/10/04/attribution-science-linking-climate-change-to-extreme-weather/ Attribution Science: Linking Climate Change to Extreme Weather | Columbia Climate School]</ref>

Attributiestudies werken als volgt: wanneer zich een extreme weergebeurtenis voordoet, gaan wetenschappers eerst aan de hand van gegevens uit het verleden na hoe vaak een gebeurtenis van die omvang zou kunnen voorkomen.

Vervolgens wordt onderzocht hoe het klimaat in het verleden zou hebben gereageerd. Dit gebeurt door twee verschillende scenario's met elkaar te vergelijken. In het eerste wordt de frequentie waarin het weersfenomeen optrad in de periode voordat de mens begon met het verbranden van fossiele brandstoffen. Die frequentie wordt bekeken voor een periode van ongeveer 150 jaar. Dit wordt de “contrafeitelijke wereld” genoemd - de wereld die ooit was, maar niet meer bestaat.

Voor het tweede scenario gaat het klimaatmodel terug in de tijd, waarbij de werkelijke broeikasgas concentraties voor elk jaar worden gebruikt zoals ze in de loop van de tijd zijn toegenomen. Door de resultaten van de twee modellen te vergelijken, kunnen onderzoekers schatten hoeveel de menselijke uitstoot van fossiele brandstoffen de kansen heeft veranderd. Statistische methoden worden vervolgens gebruikt om de verschillen te meten in hoe ernstig en frequent de gebeurtenis is.

Als een extreme gebeurtenis bijvoorbeeld twee keer zo vaak voorkomt in het huidige klimaatmodel als in het contrafeitelijke klimaatmodel, kunnen we zeggen dat klimaatverandering de gebeurtenis twee keer zo waarschijnlijk heeft gemaakt als het zou zijn geweest in een wereld zonder door de mens veroorzaakte emissies.

Er zijn inmiddels honderden attributiestudies verschenen. Driekwart van de geanalyseerde extremen werden intenser of waarschijnlijker door klimaatverandering.<ref> [https://interactive.carbonbrief.org/attribution-studies/index.html Mapped: How climate change affects extreme weather around the world | Carbon Brief]</ref>

[[Bestand:Attribution studies.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Screenshot van de interactieve kaart van Carbon Brief van bijna 750 extreme gebeurtenissen en trends.'' ''Rode pictogrammen geven aan dat er menselijke invloed is gevonden, blauwe pictogrammen waar dat niet het geval is, grijze pictogrammen waar het niet duidelijk is.'']]Daarnaast zijn de verschillende soorten attributiestudies de afgelopen 20 jaar verder ontwikkeld en uitgebreid. (Zie Verdieping: Attributie.) Zo werd in 2015 de World Weather Attribution Service opgericht om snel te kunnen reageren, waardoor het gemakkelijker wordt om de menselijke bijdrage aan extreme gebeurtenissen in te schatten.<ref> [https://www.worldweatherattribution.org/ When Risks Become Reality: Extreme Weather In 2024 | World Weather Attribution]</ref>

Zie ook: Oorzaak extreem weer.

=== Databank Klimaatattributie ===

De wetenschap over klimaatattributie speelt een centrale rol in rechtszaken over het klimaat en beleidsvorming. De wetenschap staat centraal in juridische debatten over de causale verbanden tussen menselijke activiteiten, wereldwijde klimaatverandering en de gevolgen voor menselijke en natuurlijke systemen. Deze database bevat 700 wetenschappelijke bronnen georganiseerd onder vier thematische paraplu's: Climate Change Attribution, Extreme Event Attribution, Impact Attribution en Source Attribution.Die kun je verkennen door een van de onderwerpen te selecteren of met een geavanceerd zoekformulier.<ref> [https://climateattribution.org/ Climate Attribution Database]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

== '''Verdieping''': Systeem Aarde ==
[[Bestand:Systeem Aarde2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De vijf met elkaar samenhangende subsystemen van Systeem Aarde.''<ref> [https://mynasadata.larc.nasa.gov/basic-page/about-earth-system-background-information About the Earth as a System: Background Information | My NASA Data]</ref>]]
Een systeem wordt gedefinieerd als een groep op elkaar inwerkende, onderling verbonden of onderling afhankelijke onderdelen die samenwerken om een complex geheel te vormen. Wetenschappers over de hele wereld bestuderen elk van deze kleinere systemen en hoe ze bij elkaar passen om het huidige beeld van onze planeet als geheel te vormen door middel van wat ''Earth System Science'' wordt genoemd.<ref> [https://scied.ucar.edu/learning-zone/earth-system Earth as a System | Center for Science Education]</ref><ref> Lenton, T. (2016). ''Earth system science: a very short introduction''. Oxford University Press.</ref>

Aardsysteem wetenschappers beschouwen de gekoppelde evolutie van het leven en de planeet als één proces, waarbij ze erkennen dat de evolutie van het leven de planeet heeft gevormd en dat veranderingen in het planetaire milieu het leven hebben gevormd.

Het is vergelijkbaar met een groot organisme met geheugen. het menselijk lichaamssysteem. Alle systemen binnen een organisme werken samen om het te onderhouden zodat het goed en gezond functioneert. In termen van Earth System Science zorgt elk van deze systemen ervoor dat de Aarde in (dynamische) balans blijft, een toestand die homeostase wordt genoemd. Op een verstoring volgt een gecoördineerde respons van het hele systeem.<ref> Westbroek, P. (2013). De ontdekking van de aarde: het grote verhaal van een kleine planeet. Balans.</ref>

Het systeem Aarde heeft zowel negatieve als positieve terugkoppelingen, die er samen voor zorgen dat het zelfregulerend is. Dit betekent dat als iets het systeem beïnvloedt, het de neiging heeft om terug te keren naar zijn oorspronkelijke staat. Dit suggereert dat negatieve terugkoppeling de overhand heeft, tenminste als het systeem dicht bij het beginpunt is. Maar als iets het systeem te hard raakt, kan het door positieve terugkoppeling naar een alternatieve toestand worden gestuwd. Met andere woorden, zelfregulatie is geen vast gegeven — het kan uitvallen.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref> (Zie ook [[Feedback loops en tipping points]].)

De wetenschap van het aardsysteem is een behoorlijk breed vakgebied. Het beslaat 4,5 miljard jaar geschiedenis van de Aarde, hoe het systeem nu werkt, voorspellingen van hoe het in de toekomst zal zijn en wat er uiteindelijk zal gebeuren. Er wordt gekeken naar hoe een wereld is ontstaan waarin de mens zich kon ontwikkelen, hoe wij als soort die wereld nu veranderen en hoe een duurzame toekomst voor de mensheid binnen het systeem Aarde eruit zou kunnen zien. De wetenschap van het aardsysteem is een sterk interdisciplinair vakgebied dat elementen uit de geologie, biologie, scheikunde, natuurkunde en wiskunde samenbrengt. Het is een relatief nieuwe wetenschap die deel uitmaakt van een bredere 21e-eeuwse trend om complexe systemen te begrijpen en hun gedrag te voorspellen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Het broeikaseffect =

=== Samenvatting ===
'''Het broeikaseffect werkt als een warme deken rond de Aarde en bestaat uit gassen zoals kooldioxide, methaan en waterdamp die warmte vasthouden.'''

Het broeikaseffect is een natuurlijk proces, dat de planeet op een voor leven optimale temperatuur houdt. Menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, hebben het broeikaseffect versterkt. Door de uitstoot van , kooldioxide (CO2), is de deken als het ware dikker geworden. Daardoor is de temperatuur op aarde gestegen en de energiebalans verstoord. Dat wordt het versterkte broeikaseffect genoemd. (Zie ook Verdieping: Energiebalans.)

Hoewel er nog steeds veel onduidelijk is over klimaatverandering — met name over het tempo en de intensiteit — zijn de natuurkundige processen achter het broeikaseffect volledig begrepen. (Zie Experts zijn het eens.) Uit al het onderzoek blijkt dat op de lange termijn kooldioxide in de atmosfeer de belangrijkste regelknop is voor de temperatuur op Aarde. Kooldioxide is de belangrijkste veroorzaker van de huidige klimaatverandering, de toename ervan is door de mens veroorzaakt en het is ook de mens die de uitstoot ervan kan terugdringen.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.1190653 Atmospheric CO2: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature | Science]</ref>

Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Correlatie CO2 — temperatuur|Verdieping: Correlatie CO2 en temperatuur]].<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Het natuurlijke broeikaseffect ===

Het broeikaseffect vindt plaats wanneer zonlicht de Aarde verwarmt, en een deel van die warmte weer terug gezonden wordt naar de ruimte. Maar broeikasgassen in de atmosfeer, zoals kooldioxide (CO₂) en methaan (CH4), houden een deel van die warmte vast. Dit is net als in een kas waar glas de warmte binnenhoudt. Zonder dit zou de gemiddelde temperatuur op het aardoppervlak ongeveer -18 °C zijn en zou menselijk leven niet bestaan.

De volgende grafiek vergelijkt het spectrum van elektromagnetische straling van de zon met de uitgaande straling van het aardoppervlak.
[[Bestand:Spectra incoming outgoing.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Spectra van de inkomende en uitgaande straling. De uitgaande straling heeft een langere golflengte dan de inkomende zonnestraling. Een deel daarvan heeft precies de juiste golflengte om te worden geabsorbeerd door broeikasgassen (~15 μm).''<ref> [https://www.howglobalwarmingworks.org/ How Global Warming Works]</ref>]]
Het zonnespectrum bevat UV- tot kortgolvige infraroodstraling — inclusief het zichtbare licht. Het opgewarmde aardoppervlak zendt langgolvige infraroodstraling terug. Daarvan wordt een klein deel, met golflengte 15 μm, geabsorbeerd door CO₂ in de atmosfeer.

==== Broeikaseffect in een fles ====
<youtube>Ge0jhYDcazY</youtube>

''Demonstratie van het broeikaseffect die je in de klas kunt uitvoeren.''<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/02/25/carbon-dioxide-cause-global-warming/ How Exactly Does Carbon Dioxide Cause Global Warming?]</ref>

==== Broeikaseffect in de atmosfeer ====
[[Bestand:Animatie atmosfeer.gif|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De zes stappen van het versterkte broeikaseffect. Bron: Australian Government.''<ref> [https://www.dcceew.gov.au/climate-change/policy/climate-science/understanding-climate-change Understanding climate change | Australian Government]</ref>]]'''Stap 1''': Zonnestraling bereikt de atmosfeer van de Aarde - en een deel hiervan wordt teruggekaatst in de ruimte.

'''Stap 2:''' De rest van de zonne-energie wordt geabsorbeerd door het land en de oceanen, waardoor de Aarde wordt verwarmd.

'''Stap 3:''' De warmte straalt van de Aarde naar de ruimte.

'''Stap 4:''' Een deel van deze stralingswarmte wordt vastgehouden door broeikasgassen in de atmosfeer, waardoor de Aarde warm genoeg blijft om leven mogelijk te maken.

'''Stap 5:''' Menselijke activiteiten zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, landbouw en landontginning zorgen ervoor dat er meer broeikasgassen in de atmosfeer terechtkomen.

'''Stap 6:''' Dit houdt extra warmte vast en zorgt ervoor dat de temperatuur van de Aarde stijgt, samen met andere effecten zoals verzuring van de oceanen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Thermostaat ===
Het kooldioxidegehalte in de atmosfeer blijft van nature redelijk constant rond 0,03%, oftewel van iedere miljoen moleculen in de lucht zijn er 300 CO₂-moleculen (ook wel 300 ppm; parts per million genoemd). CO₂ dat bijvoorbeeld vrijkomt bij vulkaanuitbarstingen, ademende mensen en dieren en verbranding van fossiele brandstoffen, wordt uiteindelijk opgenomen door de oceanen en planten. Dit proces helpt de variaties in CO₂-concentraties, en daarmee ook de temperatuurschommelingen, binnen leefbare grenzen te houden.

De atmosfeer, samen met de oceanen, de landmassa’s en het leven vormen één samenhangend systeem, dat functioneert als een natuurlijke thermostaat die de planeet leefbaar houdt. (Zie: [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Systeem Aarde|Verdieping: Systeem Aarde]].) Het huidige leven, inclusief de mens, is geëvolueerd in een periode toen de thermostaat op 15 °C stond.

Dat heeft miljoenen jaren goed gefunctioneerd en de evolutie van microben, planten en dieren mogelijk gemaakt. Totdat menselijke activiteiten de balans begonnen te verstoren

= Natuurlijke variatie =
In de geschiedenis van de Aarde hebben zich al eerder veranderingen in het klimaat voorgedaan, zoals ijstijden en warme periodes. Hoewel er na deze veranderingen uiteindelijk een nieuw evenwicht optrad, gebeurde dat over duizenden tot miljoenen jaren. Veel soorten overleefden deze veranderingen niet, en de ecosystemen die opnieuw ontstonden, waren vaak heel anders dan die daarvoor.

Het grote verschil nu is dat de huidige opwarming vooral door menselijke activiteiten wordt veroorzaakt en in een fractie van de tijd plaatsvindt vergeleken met natuurlijke klimaatveranderingen. Hierdoor wordt de veerkracht van ecosystemen en soorten ernstig op de proef gesteld. Veel planten- en diersoorten kunnen niet snel genoeg migreren of zich aanpassen om deze snelle veranderingen te overleven.

Menselijke samenlevingen zijn ook kwetsbaar voor deze snelle veranderingen. Terwijl de Aarde zich op lange termijn misschien kan herstellen en nieuwe evenwichten kan vinden, is er geen garantie dat menselijke samenlevingen hetzelfde kunnen doen. De maatschappelijke structuren, voedselzekerheid, watervoorziening en infrastructuur zijn niet ontworpen om met zulke snelle en extreme veranderingen om te gaan. Dit kan leiden tot grote sociale en economische instabiliteit, migratiestromen, conflicten, lijden en sterfte. Kortom, de snelheid van de huidige opwarming vormt niet alleen een bedreiging voor de natuur, maar ook voor de toekomst van menselijke samenlevingen.<ref> [https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4924029 A Framework for Assessing Analogy between Past and Future Climates | preprint] </ref>

==== Middeleeuws klimaatoptimum ====
Voor Nederland is uitgebreid historisch onderzoek gedaan naar de rol van klimatologische stabiliteit, maatschappelijke ontwikkeling en biodiversiteit. De uitkomst is dat in het zogeheten Middeleeuws klimaatoptimum (een klimatologisch stabiele en relatief warme periode — maar koeler dan nu) aan het einde van de Middeleeuwen, zowel de landbouw als de biodiversiteit floreerden. <ref> Zanden, J. L. van, Goethem, T. van, Lenders, H. J. R., & Schaminée, J. (2021). ''De ontdekking van de natuur: de ontwikkeling van biodiversiteit in Nederland van ijstijd tot 21ste eeuw''. Prometheus.</ref>

==== PETM ====
Met de nodige voorzichtigheid is het mogelijk perioden in het verleden als analogen te gebruiken voor de huidige opwarming. Een periode die bekend staat als het Palaeocene-Eocene Thermal Maximum (PETM, 55,8 miljoen jaar geleden ) wordt wel genoemd. Tijdens het PETM was het Noordpoolgebied helemaal ijsvrij. Er groeiden palmbomen en zwommen nijlpaarden. Dat maakt het nog geen scenario voor de huidige opwarming.<ref> [https://www.nature.com/articles/ngeo668 Warm and wet conditions in the Arctic region during Eocene Thermal Maximum 2 | Nature Geoscience]</ref>

Op geen moment in het geologische verleden is de Aarde zo snel opgewarmd als in de huidige tijd. Een ideale analogie voor antropogene opwarming is het PETM dan ook niet, maar het geologische verleden biedt wel lessen voor de huidige tijd. <blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''': Geologische geschiedenis =
De Aarde heeft in het verleden meerdere koude en warme perioden gekend. In de loop van een lange geschiedenis is het wereldklimaat door perioden van heet naar koud gegaan. Het tijdperk waarin we nu leven is gekenmerkt door relatief koele temperaturen. Maar voor de opkomst van onze soort, ''Homo sapiens,'' waren de temperaturen gemiddeld veel hoger dan nu. De oorzaak van de temperatuurverandering is de variatie in kooldioxide concentratie van de atmosfeer.

<youtube>2LMfSTq4JIY</youtube>

''Deze animatie van 4,5 miljard jaar geologische geschiedenis laat zien hoe de Aarde een afwisseling van warme en koude perioden heeft doorgemaakt, hoe broeikasgassen daarin een rol speelden en hoe perioden van extreme kou en warmte hebben geleid tot massa uitstervingen.''

=== Van Hothouse naar Icehouse ===
De laatste 66 miljoen jaar van de aardgeschiedenis wordt gekenmerkt door een afwisseling van ‘warmhouse’ naar ‘hothouse’ via ‘warmhouse’ en ‘coolhouse’ naar de huidige periode met een ‘icehouse’ klimaat. Het is dit 'icehouse'-klimaat dat nu door menselijk handelen wordt verstoord.<ref> [https://www.marum.de/en/Dr.-thomas-westerhold/CENOGRID.html Cenozoic Global Reference benthic foraminifer carbon and oxygen Isotope Dataset (CENOGRID)]</ref>

De temperatuurveranderingen lopen parallel met de veranderingen in de kooldioxide (CO₂)-concentratie in de atmosfeer. Dat verband is geen toeval. Verderop worden argumenten gegeven voor een causaal verband tussen die twee: Het klimaat wordt gedreven door broeikasgassen.[[Bestand:Cenozoic CO2 and temp.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Geschatte CO₂ concentratie (zwarte lijn) met 95% betrouwbaarheidsinterval (grijze band). De kleuren tonen de wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur (in K) ten opzichte van de pre-industriële periode. Tijdens het Pleistoceen (~2,58 miljoen tot ~11.700 jaar geleden) kwam het CO2-niveau nooit in de buurt van de huidige concentratie van ~420 ppm in 2022 (stippellijn). Gegevens zijn afkomstig van CenCO2PIP Consortium et al. (2023).''<ref>[https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi5177 Toward a Cenozoic history of atmospheric CO2]</ref> <ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads1526 Hot and cold Earth through time. Reconstructing ancient Earth’s temperature reveals a global climate regulation system | Science]</ref>]]

In de figuur hierboven is het hothouse klimaat ([[Wat is klimaatverandering?#PETM|PETM]], 55,8 miljoen jaar geleden) aangegeven door de donkerrode kleur. Lichtrood is warmhouse, lichtblauw coolhouse en donkerblauw icehouse.

Dit overzicht van het verloop van de temperatuur en het kooldioxidegehalte van de atmosfeer sinds 66 miljoen jaar geleden is gebaseerd op zuurstof- en koolstof-analyses van plankton in boorkernen in de oceaan. Alle warme perioden werden veroorzaakt door een toename van kooldioxide. Vanaf ongeveer 34 miljoen jaar geleden is de Aarde weer in een koele fase gekomen. In die periode zijn mensachtigen geëvolueerd.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba6853 An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years | Science]</ref>

In de warmere perioden — Warmhouse en Hothouse — was wel leven mogelijk, maar dat waren levensvormen die aan die hoge temperaturen waren aangepast. Die zijn inmiddels merendeels uitgestorven. De wereld zoals wij die nu kennen is aangepast aan het huidige, icehouse klimaat. De ontwikkeling van een warme of zelfs hete wereld, zoals die nu dreigt te gebeuren, zal onherroepelijk leiden tot uitsterven van een groot deel van het leven om ons heen en daarmee ook het voortbestaan van de mens bedreigen.

Van belang is niet alleen de temperatuur zelf, maar ook de snelheid waarmee temperatuurveranderingen optreden. Levende wezens zijn aangepast aan zowel het klimaat waarin ze leven als aan andere levenscormen met wie ze samenleven (het ecosysteem). Die aanpassing heeft tijd nodig.Het tempo waarmee de temperatuur op dit moment stijgt is zo hoog dat veel organismen niet voldoende tijd hebben om zich aan te passen of te evolueren. Dit zal vrijwel zeker leiden tot massa-extinctie, omdat ecosystemen ontwricht worden en soorten hun leefgebieden verliezen of niet meer kunnen voldoen aan hun behoeften.

Een recente reconstructie van het atmosferisch kooldioxide gehalte en temperatuur vanaf 485 miljoen jaar geleden tot nu (het Phanerozoïcum) laat een zelfde afwisseling van hothouze en icehouse klimaten zien steeds blijkt kooldioxide de aandrijver van perioden van opwarming.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== IJstijden en tussenijstijden ===
2,58 miljoen jaar geleden is de Aarde van een ‘Coolhouse’ in een ‘Icehouse’ veranderd. Dat betekent dat vanaf dat moment de normale situatie is dat grote ijskappen op het Noordelijk Halfrond zich regelmatig uitbreiden naar lagere breedten. Onder ‘Coolhouse’-omstandigheden hadden zich vanaf 34 miljoen jaar geleden al ijskappen gevormd in Oost en West Antarctica.

De afgelopen 2,58 miljoen jaar van de aardgeschiedenis laten een afwisseling zien van koudere en warmere perioden. Deze klimaatcycli komen overeen met variaties in de baan en de stand van de Aarde, de ‘Milankovitch-cycli’. De Servische meteoroloog Milankovitch ontwikkelde een wiskundig model waarin hij deze cycli combineerde om de variaties in zonnestraling op verschillende breedtegraden van de aarde te berekenen, evenals de bijbehorende oppervlaktetemperaturen.<ref> [https://science.nasa.gov/science-research/earth-science/milankovitch-orbital-cycles-and-their-role-in-earths-climate/ Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth's Climate - NASA Science]</ref>

Deze ritmische variabiliteit werd het meest zichtbaar in proxy-gegevens, die bepaalde aspecten van het klimaat vastleggen, zoals temperatuur en volume van het landijs. Dit wordt bijvoorbeeld weerspiegeld in de zuurstofisotopen samenstelling van marien calciet (CaCO3). Zuurstofisotopen in de kalkskeletjes van mariene organismen zijn een indicator voor historische temperaturen en ijsvolumes, waarbij variaties in de verhouding van deze isotopen een nauwkeurig beeld geven van veranderingen in het klimaat over duizenden jaren.
[[Bestand:Temperature vs CO2.jpg|gecentreerd|miniatuur|450x450px|''Temperatuurverandering (lichtblauw) en verandering van de kooldioxide concentratie (donkerblauw) op basis van metingen aan ijskernen in Antarctica.''<ref> [https://www.ncei.noaa.gov/news/climate-change-context-paleoclimate Climate Change in the Context of Paleoclimate]</ref>]]De ijstijden in de afgelopen 1 miljoen jaar komen voor met een frequentie van 1 per 100.000 jaar, waarbij de koude perioden, de glacialen, gemiddeld 90.000 jaar duren en de warme perioden, de interglacialen, 10.000 jaar. De grafiek van de temperatuur hierboven laat die asymmetrie zien: geleidelijke daling naar glaciale condities en abrupte stijging naar interglaciale condities.

Een interessante nieuwe theorie suggereert dat de warme perioden van de laatste 2 miljoen jaar, de interglacialen, niet het einde vormden van de ijstijden maar in feite onderbrekingen zijn van de natuurlijke toestand van het ‘Icehouse’-klimaat in die periode. De ijstijdcycli worden aangedreven door kleine veranderingen in de instraling van de zon op het Noordelijk Halfrond als gevolg van de Milankovitch-variaties. Die worden versterkt door andere klimaat-feedbacks die leiden tot de grote veranderingen van de ene klimaat toestand in de andere.<ref> [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825224000837 Glacial terminations or glacial interruptions? Earth Science Reviews]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Verstoring door de mens =

==== Samenvatting ====
<references />
'''Door menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, nemen de broeikasgassen toe, en raakt de energiebalans van de Aarde verstoord. Er blijft meer warmte in de atmosfeer, wat leidt tot opwarming van de aarde en veranderingen in het klimaat. Dit noemen we het antropogene of versterkte broeikaseffect.'''

Tijdens alle ijstijden van de afgelopen miljoen jaar hebben de elkaar tegenwerkende processen van de koolstofcyclus ervoor gezorgd dat het kooldioxidegehalte in de atmosfeer stabiel bleef op of onder de 300 delen per miljoen (ppm). Op dit moment is dat niveau echter bijna 422 ppm. Dit is niet alleen het hoogste kooldioxidegehalte dat de mensheid ooit heeft meegemaakt, maar het is ook in een ongekend tempo gestegen, als we op geologische tijdschalen kijken. Waar vergelijkbare veranderingen in het verleden duizenden jaren hebben geduurd, hebben we nu te maken met een stijging in een fractie van die tijd.

==== Het is de mens ====
[[Bestand:Indicatoren voor een opwarmende planeet.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]
De gemiddelde temperatuur op Aarde is sinds 1880 met > 1,3 °C gestegen. Sinds 1975 is de opwarming versneld met 0,2 (±0,1) °C per decennium. De maximumtemperaturen op het land stijgen twee keer zo snel, tot meer dan 1,7 °C.

Dat menselijke activiteit de oorzaak is voor de ongekend snelle stijging van de gemiddelde temperatuur op Aarde volgt uit verschillende, onafhankelijke waarnemingen. In de eerste plaats loopt de temperatuurstijging parallel aan de stijging van de CO2-concentratie vanaf het begin van de Industriële Revolutie. (Zie daarvoor: Verdieping: correlatie CO2— temperatuur.) In de tweede plaats laat geochemisch onderzoek van CO2 in de atmosfeer, de oceanen en ijskernen een duidelijk signatuur zien van fossiele brandstoffen. (Zie daarvoor Verdieping: fossiele koolstof herkennen.)<blockquote>'''''“We play Russian roulette with climate [and] no one knows what lies in the active chamber of the gun . . .”'''''<ref> https://www.nature.com/articles/328123a0.epdf </ref></blockquote>Dit kon Wally Broecker nog schrijven in 1987. Inmiddels is veel meer bekend over de gevolgen van het gebruik van fossiele brandstoffen en kunnen voorspellingen worden gedaan over de termijn waarin die plaatsvinden.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

‎</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.<ref>[https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ How do we know that recent CO2 increases are due to human activities? | Real Climate]</ref>

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' energiebalans ===
CO2 en andere broeikasgassen (BKG) komen in kleine hoeveelheden voor in de atmosfeer van onze planeet. Die hebben invloed op de energiebalans van de Aarde.

De temperatuur van een planeet hangt af van de balans tussen inkomende straling en uitgaande straling. Als de inkomende straling groter is dan de uitgaande straling, zal een planeet opwarmen. Als de uitgaande straling groter is dan de inkomende straling, koelt een planeet af. Een planeet zal neigen naar een toestand van stralingsevenwicht, waarin de stralingsenergie van de uitgaande straling gelijk is aan de stralingsenergie van de geabsorbeerde inkomende straling.<ref> [https://cimss.ssec.wisc.edu/wxwise/homerbe.html The Earth's Radiation Energy Balance]</ref>

Wanneer de hoeveelheid invallend zonlicht die door het aardoppervlak of de atmosfeer wordt geabsorbeerd groter is dan de hoeveelheid uitgaande langgolvige straling die naar de ruimte wordt uitgezonden, is er sprake van onbalans. De energie-onbalans is de fundamentele fysische grootheid die de oppervlaktetemperatuur bepaalt.<ref> [https://www.nature.com/articles/nclimate2876 An imperative to monitor Earth's energy imbalance - Nature Climate Change]</ref><ref> [https://essd.copernicus.org/articles/15/1675/2023/ Heat stored in the Earth system 1960–2020: where does the energy go?]</ref>

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.[[Bestand:Earth heat inventory.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />
</blockquote>

= Welke broeikasgassen zijn er? =

=== Samenvatting ===
'''De belangrijkste broeikasgassen zijn kooldioxide (koolzuurgas, CO2), methaan (CH4) en waterdamp. Daarvan is CO2 de belangrijkste. Alle drie komen van nature voor in de atmosfeer en zorgen ervoor dat de Aarde leefbaar is.'''

=== Kooldioxide ===
'''Van nature komt kooldioxide in een kleine concentratie — ~0,03% — voor in de atmosfeer. Groene planten en cyanobacteriën hebben kooldioxide nodig voor hun stofwisseling. Ze zetten het met behulp van zonlicht om in glucose: fotosynthese.'''

Planten en cyanobacterien nemen CO2 uit de atmosfeer op en bouwen het in het lichaam in. CO2 komt weer in de atmosfeer wanneer ze vergaan of worden opgegeten door dieren (uitademen). Opname en uitstoot zijn min of meer in evenwicht: een boom die tijdens zijn leven CO2 opneemt, staat die weer af wanneer hij dood is. Daardoor is de concentratie CO2 in de atmosfeer licht fluctuerend over de geologische tijd.

Desalniettemin wordt op de geologisch lange termijn veel meer CO2 als koolstof vastgelegd in de aardbodem. Het is opgeslagen als dood plantaardig materiaal in veengrond dat, vastgezet in aardlagen, in de loop van miljoenen jaren samengedrukt is tot bruinkool, steenkool en aardgas. In de oceanen wordt koolstof vastgelegd doordat organismen na afsterven naar de bodem zinken. Op de lange duur kunnen die worden omgezet in aardolie en aardgas.

Het is deze enorme koolstofvoorraad die als fossiele brandstof wordt verstookt, waarbij het CO2 weer vrijkomt. Dit verklaart ook waarom er nu op zo'n korte termijn, zoveel CO2 bij kan komen, en waarom dit ongeëvenaard is in de geschiedenis van de Aarde.

<youtube>8KrgPPO1h0A</youtube>

''Veranderingen van de CO2 concentratie over de afgelopen 800.000 jaar. De CO2-waarde in oktober 2024 was 424 ppm (deeltjes per miljoen).<ref> [https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/history.html Trends in CO2 | NOAA Global Monitoring Laboratory]</ref>''

Deze animatie van NOAA zet de huidige toename van de CO2 concentratie in het perspectief van de variaties in de afgelopen 800.000 jaar, de periode van de ijstijden.

De animatie begint met directe observaties van de CO2 concentratie door het Mauna Loa observatorium in Hawaii en een wereldwijd netwerk van andere meetpunten, gevolgd door metingen van CO2 concentraties in ijskernen van Antarctica.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Fossiele brandstoffen ===
'''De toename van CO2 in de atmosfeer is het gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen. Natuurlijke processen hebben daar nauwelijks aan bijgedragen. De Industriële Revolutie is de start van die toename, die vanaf ongeveer 1950 steeds sterker werd.'''

Fossiele brandstoffen en hun uitstoot zijn een universele verspilling van energie. Om precies te zijn: ongeveer 67% van de totale energie van alle gebruikte fossiele brandstoffen gaat verloren in de atmosfeer als kooldioxide, andere oxiden, waterdamp en warmte. Slechts de resterende 33% van de energie wordt daadwerkelijk gebruikt om dingen aan te drijven, te transporteren en te verwarmen.
[[Bestand:Toename broeikasgassen sinds 1850.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Uitstoot van kooldioxide (CO₂) door fossiele brandstoffen en industrie. Veranderingen in landgebruik zijn inbegrepen.''<ref>[https://ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions Greenhouse gas emissions | Our World in Data]</ref>]]

In december 2024 was de concentratie ~425 ppm.<ref>[https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/?intent=121 Carbon Dioxide LATEST MEASUREMENT | NASA]</ref> Sinds het begin van het industriële tijdperk in de 18e eeuw hebben menselijke activiteiten de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer met 50% doen toenemen. Dat betekent dat de hoeveelheid CO₂ nu 150% is van de waarde in 1750. Deze door de mens veroorzaakte stijging is groter dan de natuurlijke stijging aan het einde van de laatste ijstijd, 20.000 jaar geleden, de laatste grote, natuurlijke opwarming.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

==== Sinds de Industriële Revolutie ====
[[Bestand:Annual CO2 emissions.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Jaarlijkse kooldioxide (CO2) uitstoot door gebruik van fossiele brandstoffen en industrie vanaf 1750. Veranderingen in landgebruik zijn niet meegerekend.''<ref> [https://ourworldindata.org/co2-emissions CO₂ emissions | Our World in Data]</ref>]]
De uitstoot was 36,8 miljard ton in 2023, 1,1% meer dan het jaar ervoor. In minder dan 200 jaar heeft de mens de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer verhoogd tot 425 ppm; de pre-industriële waarde was 278 ppm. Dit is de belangrijkste oorzaak van de huidige opwarming van de Aarde.<ref> [https://globalcarbonbudget.org/fossil-co2-emissions-at-record-high-in-2023/ Fossil CO2 emissions at record high in 2023 - Global Carbon Budget]</ref>

De uitstoot van fossiele CO2 daalt in sommige regio's, waaronder Europa en de VS, maar stijgt over het algemeen — en wetenschappers zeggen dat wereldwijde actie om fossiele brandstoffen terug te dringen niet snel genoeg gaat om gevaarlijke klimaatverandering te voorkomen.

Het beste beschikbare bewijs laat zien dat de opwarming waarschijnlijk min of meer zal stoppen zodra de uitstoot van kooldioxide (CO2) nul is, wat betekent dat de mens de macht heeft om de toekomst van het klimaat te kiezen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.<ref> [https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1256273/full Michael Mann: Warming ends when carbon pollution stops | Frontiers]</ref><ref>[https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1327653/full H Damon Matthews : How much additional global warming should we expect from past CO2 emissions? | Frontiers]/</ref>

Dat is in overeenstemming met IPCC scenario RCP2.6 met ambitieus klimaatbeleid. Onzekere factoren die samenhangen met omslagpunten, zoals het dooien van de permafrost, kunnen voor een verdere stijging van 0,2 tot 0,3 °C zorgen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.

Voor een uitleg over het effect van nul-emissie zie het artikel in Carbon Brief: ''Explainer: Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached?''<ref> [https://www.carbonbrief.org/explainer-will-global-warming-stop-as-soon-as-net-zero-emissions-are-reached/ Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached]</ref>

Er zijn aanwijzingen dat de gezamenlijke werking van albedo, koolstof uit ontdooiende permafrost (zowel als CH4 als CO2) en waterdamp in warme lucht er samen voor zorgen dat de temperatuur hoog blijft, zelfs als de CO2-concentratie afneemt. Dat betekent dat de klimaatverandering die al heeft plaatsgevonden moeilijk ongedaan te maken zal zijn zonder grootschalige netto negatieve emissies. <ref>[https://www.nature.com/articles/s41598-020-75481-z Jorgen Randers, Ulrich Goluke: An earth system model shows self-sustained thawing of permafrost even if all man-made GHG emissions stop in 2020 | Nature]</ref>

Om het klimaat te stabiliseren, moet de uitstoot van broeikasgassen stoppen. Daling van het CO2-niveau en daling van de temperatuur vraagt om andere maatregelen. <ref>
[https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007GL032388 H. Damon Matthews, Ken Caldeira: Stabilizing climate requires near-zero emissions | GRL]</ref> Zie daarvoor: Mitigatie.
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== Cementproductie ===
De cementindustrie is de tweede belangrijkste oorzaak van het stijgende kooldioxidegehalte op Aarde. Een ander nadeel is dat beton wordt gebruikt om harde oppervlakken te creëren die verhinderen dat regenwater door de bodem wordt opgenomen. Dat vergroot de kans op bodemerosie, watervervuiling en overstromingen.<ref> [https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_impact_of_concrete Environmental impact of concrete | Wikipedia]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/s41467-023-43660-x Projecting future carbon emissions from cement production in developing countries | Nature]</ref>

Bij de productie van cement komt kooldioxide vrij. Dit komt doordat calciumcarbonaat (CaCO3) wordt afgebroken wanneer het wordt verhit, waarbij kooldioxide (CO2) en ongebluste kalk (CaO) worden gevormd. Er wordt ook veel energie gebruikt, vooral uit de verbranding van fossiele brandstoffen. De cementproductie is goed voor ongeveer 1,6 miljard ton kooldioxide per jaar — ongeveer 8% van de wereldwijde CO2-uitstoot.<ref>[https://ourworldindata.org/grapher/annual-co2-cement Annual CO₂ emissions from cement | Our World in Data]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Waterdamp ===
Sommige mensen — met name klimaatsceptici — denken dat waterdamp de belangrijkste oorzaak is van de huidige opwarming van de Aarde, maar dat is een omdraaiing van oorzaak en gevolg. Waterdamp neemt toe naarmate de Aarde warmer wordt, maar dit betekent niet dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming. Waterdamp versterkt de opwarming door andere broeikasgassen.<ref>[https://science.nasa.gov/earth/climate-change/steamy-relationships-how-atmospheric-water-vapor-amplifies-earths-greenhouse-effect/ Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Amplifies Earth’s Greenhouse Effect | NASA]</ref>
[[Bestand:Waterdamp broeikasgas.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Het mechanisme van de positieve terugkoppeling van waterdamp in de atmosfeer. Bron: NASA and NOAA Historic NWS Collection.'']]
Wanneer broeikasgassen zoals kooldioxide en in de atmosfeer methaan toenemen, stijgt de temperatuur op Aarde. Hierdoor neemt de verdamping boven water- en landoppervlakken toe. Warmere lucht kan meer vocht vasthouden (7% meer voor elke graad opwarming), dus komt er meer waterdamp in de lucht. De reden is dat waterdamp niet zo gemakkelijk condenseert en als neerslag uit de atmosfeer valt als bij lagere temperaturen. De waterdamp absorbeert net als kooldioxide en methaan de warmte die vanaf de Aarde wordt uitgestraald, waardoor de atmosfeer verder opwarmt en er nog meer waterdamp ontstaat.

Dit is een positieve terugkoppeling die het broeikaseffect versterkt. Geschat wordt dat dit effect meer dan het dubbele is van de opwarming die zou plaatsvinden door de toename van kooldioxide alleen.

De verklaring hiervoor is dat broeikasgassen in de droge lucht in de atmosfeer — kooldioxide, methaan, lachgas, ozon en chloorfluorkoolwaterstoffen — '''niet-condenseerbare''' gassen zijn. Niet-condenseerbare gassen kunnen (onder natuurlijke, aardse omstandigheden) niet vloeibaar worden, zelfs bij de zeer koude temperaturen aan de bovenkant van de troposfeer, op de grens van de stratosfeer. Terwijl de atmosferische temperaturen veranderen, blijft de concentratie van niet-condenseerbare gassen stabiel, tenzij menselijke activiteiten hun concentratie verhogen.

Waterdamp daarentegen is een '''condenseerbaar''' broeikasgas — het kan van een gas in een vloeistof veranderen. De concentratie is afhankelijk van de temperatuur van de atmosfeer. Hierdoor is waterdamp het enige broeikasgas waarvan de concentratie toeneemt ''door de'' opwarming van de atmosfeer, waardoor de atmosfeer nog meer opwarmt. Als andere terugkoppelingen worden meegerekend, is de totale opwarming door een potentiële verandering van 1°C veroorzaakt door CO2 in werkelijkheid wel 3°C.

Als niet-condenseerbare broeikasgassen niet zouden toenemen, zou de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer onveranderd zijn ten opzichte van het niveau van voor de Industriële Revolutie.

Een uitvoerige bespreking van de klimaatmythe dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming en niet kooldioxide en andere door de mens uitgestoten broeikasgassen, vind je op de site van Skeptical Science.<ref>[https://skepticalscience.com/water-vapor-greenhouse-gas.htm Explaining how the water vapor greenhouse effect works | Skeptical Sc8ence]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Methaan ===
Methaan, CH4, draagt aanzienlijk bij aan de opwarming van de Aarde en is verantwoordelijk voor ongeveer 30% van de klimaatverandering sinds het pre-industriële tijdperk. Over een periode van 100 jaar is het 28 keer effectiever dan kooldioxide in het vasthouden van warmte en 84 keer effectiever over een periode van 20 jaar. <ref>[https://www.usgs.gov/news/featured-story/climate-warming-likely-cause-large-increases-wetland-methane-emissions Climate Warming is Likely to Cause Large Increases in Wetland Methane Emissions | USGS]</ref><ref> [https://energy.ec.europa.eu/topics/carbon-management-and-fossil-fuels/methane-emissions_en Methane Emissions | European Commission]</ref>

Methaanemissies zijn voornamelijk het gevolg van menselijke activiteiten, onder andere kolenmijnen, aardgaslekken, afvalwaterzuiveringsinstallaties, scheten en oprispingen van herkauwers zoals koeien, schapen en geiten, rottend organisch afval op stortplaatsen, en termietenheuvels. (Zelfs lactose-intolerante familieleden dragen in minieme hoeveelheden bij aan deze uitstoot!) <ref>[https://climate.mit.edu/ask-mit/how-much-does-natural-gas-contribute-climate-change-through-co2-emissions-when-fuel-burned How much does natural gas contribute to climate change through CO2 emissions when the fuel is burned, and how much through methane leaks? | MIT Climate Portal]</ref>

Methaan wordt in de atmosfeer snel omgezet in kooldioxide en draagt op die manier bij aan het broeikaseffect.<ref>[https://theconversation.com/i-was-an-exxon-funded-climate-scientist-49855 I was an Exxon-funded climate scientist | The Conversation]</ref>

Andere bronnen van methaanuitstoot zijn uitdrogende veenmoerassen en ontdooiende permafrost (= permanent bevroren bodem).<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Basislijn ‘Parijs’ ===

De Overeenkomst van Parijs definieert “pre-industriële” niveaus niet expliciet, wat leidt tot verschillende interpretaties. Over het algemeen wordt de periode 1850-1900 gebruikt als basislijn, die het begin van de uitstoot van broeikasgassen door de industriële revolutie weergeeft. Sommige onderzoekers beweren echter dat een eerdere periode, zoals 1720-1800, een nauwkeurigere basislijn kan zijn vanwege lagere concentraties broeikasgassen en natuurlijke klimaatvariabiliteit in die tijd. Het IPCC heeft in zijn rapporten ook verwezen naar 1750 als pre-industriële marker.<ref> https://www.climate-lab-book.ac.uk/2017/defining-pre-industrial/ </ref><blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': Correlatie CO2 — temperatuur ===
[[Bestand:Surface temperature CO2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Gemiddelde oppervlaktetemperatuur en concentratie van kooldioxide (CO2) in de atmosfeer 1850-2023). Bron: NOAA.'']]
Gedurende de geschiedenis van de Aarde hebben natuurlijke oorzaken, zoals astronomische variaties (variaties in de stand van de aardas en de baan van de Aarde om de zon) en vulkanisme, geleid tot schommelingen in de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer. Deze waren de drijvende kracht achter natuurlijke klimaatveranderingen, zoals ijstijden en warmere periodes.
[[Bestand:CO2 Antarctic temperature.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Correlatie van kooldioxideconcentratie en temperatuur. Gegevens van ijskernen in Antarctica. Bron: NASA. Grafieken door Robert Simmon van data uit Lüthi et al., 2008, en Jouzel et al., 2007.''<ref>[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle/page4.php Changes in the Carbon Cycle | NASA]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature06949 High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present | Nature]</ref><ref>[https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.1141038 Orbital and Millennial Antarctic Climate Variability over the Past 800,000 Years | Science]</ref>]]
De hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer is de afgelopen 800.000 jaar nauw gecorreleerd met de temperatuur. Oorspronkelijk werden temperatuurveranderingen veroorzaakt door astronomische variaties, maar verhoogde temperaturen leidden tot het vrijkomen van CO₂ in de atmosfeer, wat de opwarming verder versnelde. Gegevens uit ijskernen op Antarctica bevestigen deze lange-termijn correlatie, tot ongeveer 1900.<ref>[https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/ A Graphical History of Atmospheric CO2 Levels Over Time | Earth.Org]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature10915 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation | Nature]</ref>

Wanneer we nog verder teruggaan in de tijd, zien we dezelfde correlatie tussen CO₂-concentratie in de atmosfeer en de oppervlaktetemperatuur op Aarde. Wanneer CO2 laag is, is de Aarde koud, wanneer die hoog is, is de Aarde warm of zelfs heet, met temperaturen variërend van 11 tot 36 °C. CO₂ is de belangrijkste aandrijving van het klimaat. Dat blijkt uit een analyse die geologische gegevens tot 485 miljoen jaar geleden combineert met modelonderzoek. De studie laat verder zien dat de temperatuur over de afgelopen 2 miljoen jaar gemiddeld 15 °C was, met schommelingen niet groter dan 5 °C.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>

Het team verzamelde meer dan 150.000 schattingen van de temperatuur in de oudheid, berekend op basis van vijf verschillende chemische indicatoren voor temperatuur die bewaard zijn in fossiele schelpen en andere soorten organisch materiaal. Hun collega's van de Universiteit van Bristol maakten meer dan 850 modelsimulaties van hoe het klimaat op aarde er in verschillende perioden in het verre verleden uit zou kunnen hebben gezien op basis van de positie van de continenten en de samenstelling van de atmosfeer. De onderzoekers combineerden vervolgens deze twee groepen gegevens om de meest nauwkeurige curve te maken van hoe de temperatuur op aarde de afgelopen 485 miljoen jaar heeft gevarieerd.
Het huidige klimaat is veel koeler en met matiger temperatuurvariaties dan in het grootste deel van daaraan voorafgaande tijd. Echter, de huidige opwarming gaat in een tempo dat vele malen sneller is dan ooit in de lange aardgeschiedenis. Eerdere episoden van snelle opwarming gingen vaak gepaard met massale uitsterving.
<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Gevoeligheid ===
Uit nieuw onderzoek blijkt dat de temperatuur van de atmosfeer mogelijk gevoeliger is voor de CO₂-concentratie dan eerder werd aangenomen. Een verdubbeling van de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer zou volgens deze studie kunnen leiden tot een temperatuurstijging van 7 tot wel 14 graden Celsius.<ref> [https://www.nioz.nl/en/news/co2-puts-heavier-stamp-on-temperature-than-thought CO2 puts heavier stamp on temperature than thought | NIOZ]</ref>

Deze bevindingen komen uit de analyse van bodemmateriaal uit de Stille Oceaan, nabij de kust van Californië, uitgevoerd door onderzoekers van NIOZ en de universiteiten van Utrecht en Bristol.<ref> [https://www.nature.com/articles/s41467-024-47676-9 Continuous sterane and phytane δ13C record reveals a substantial pCO2 decline since the mid-Miocene | Nature]</ref>

"De geconstateerde temperatuurstijging is aanzienlijk groter dan de 2,3 tot 4,5 graden waar het VN-klimaatpanel, het IPCC, tot nu toe rekening mee hield," aldus Caitlyn Witkowski, de hoofdauteur van het artikel. De door deze onderzoekers gevonden waarde van de klimaatgevoeligheid komt overeen met de 8 °C bij een verdubbeling van CO2 die ander onderzoek opleverde.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Levensduur van CO2 in de atmosfeer ===
Klimaatsceptici voeren vaak aan dat CO2 niet kan bijdragen aan de opwarming, omdat het maar kort in de atmosfeer blijft. Dat argument wordt weerlegd op de site skepticalscience.com.

De redenering van klimaatsceptici gaat als volgt:

# Voorspellingen voor het Global Warming Potential (GWP) door het IPCC gaan over het opwarmende effect van CO2 op verschillende tijdschalen; 20, 100 en 500 jaar.
# Maar CO2 heeft slechts een levensduur van 5 jaar in de atmosfeer.
# Daarom kan CO2 niet de opwarming op lange termijn veroorzaken die het IPCC voorspelt.

Deze bewering is onjuist. (A) is waar. (B) is ook waar. Maar B is irrelevant en misleidend, dus daaruit volgt niet dat C daarom waar is. Dit is de bekende drogredenering ''non sequitur''.

De bewering hangt af van wat levensduur betekent. Om dit te begrijpen, moeten we eerst begrijpen wat een boxmodel is. In een milieu context worden systemen vaak beschreven door vereenvoudigde box modellen. Een eenvoudig voorbeeld (uit de schooltijd) van de watercyclus heeft slechts 3 boxen: wolken, rivieren en de oceaan.

In de woordenlijst van het 4e IPCC-Assessment Report heeft “levensduur” verschillende betekenissen. De meest relevante is:<blockquote>Omlooptijd (T) (ook wel globale atmosferische levensduur genoemd) is de verhouding tussen de massa M van een reservoir (bijvoorbeeld een gasvormige verbinding in de atmosfeer) en de totale verwijderingssnelheid S uit het reservoir: T = M / S. Voor elk verwijderingsproces kunnen afzonderlijke omlooptijden worden gedefinieerd. In de bodemkoolstof biologie wordt dit de gemiddelde verblijftijd genoemd.</blockquote>Met andere woorden, de verblijftijd is de gemiddelde tijd die een individueel deeltje doorbrengt in een bepaalde box. Het wordt berekend als de grootte van de box (reservoir) gedeeld door de totale stroomsnelheid in (of uit) een box.

[[Bestand:Levensduur CO2 atmosfeer.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Dit diagram van de koolstofcyclus toont de opslag en jaarlijkse uitwisseling van koolstof tussen de atmosfeer, de hydrosfeer en de geosfeer in gigaton - of miljarden tonnen - koolstof (GtC). Het verbranden van fossiele brandstoffen door mensen voegt ongeveer 5,5 GtC koolstof per jaar toe aan de atmosfeer.'']]In het bovenstaande diagram van de koolstofcyclus zijn er twee reeksen getallen. De zwarte getallen geven de grootte van de box aan, in gigaton koolstof (GtC). De paarse getallen zijn de fluxen (of stroomsnelheid) van en naar een box in gigaton koolstof per jaar (Gt/j).

Even snel tellen leert dat er elk jaar ongeveer 200 Gt C de atmosfeer verlaat en binnenkomt. Bij een eerste benadering kunnen we, gezien de grootte van het reservoir van 750 Gt, uitrekenen dat de verblijftijd van een gegeven molecuul CO2 750 Gt C / 200 Gt C . y-1 = ongeveer 3-4 jaar. Zorgvuldig tellen van de bronnen (aanvoer) en putten (afvoer) laat echter zien dat er een netto onbalans is; koolstof in de atmosfeer neemt toe met ongeveer 3,3 Gt per jaar.

Het is waar dat een individuele CO2-molecuul een korte verblijftijd heeft in de atmosfeer. Maar wanneer een CO2-molecuul de atmosfeer verlaat, ruilt het in de meeste gevallen gewoon van plaats met een molecuul in de oceaan. Het opwarmingsvermogen van CO2 heeft dus weinig te maken met de verblijftijd van individuele CO2 moleculen in de atmosfeer.

Wat echt bepalend is voor het opwarmingsvermogen is hoe lang de extra CO2 in de atmosfeer blijft. CO2 is in wezen chemisch inert in de atmosfeer en wordt alleen verwijderd door biologische opname en door het oplossen in de oceaan. Biologische opname (met uitzondering van de vorming van fossiele brandstoffen) is koolstofneutraal: Elke boom die groeit zal uiteindelijk sterven en ontbinden, waarbij CO2 vrijkomt. (Ja, er is misschien wat winst te behalen door herbebossing, maar die is waarschijnlijk klein vergeleken met de uitstoot van fossiele brandstoffen).

Het oplossen van CO2 in de oceanen gaat snel, maar het probleem is dat de bovenkant van de oceaan “vol raakt” en de bottleneck is dus de overdracht van koolstof van het oppervlaktewater naar de diepe oceaan. Deze overdracht wordt grotendeels bepaald door de lange omlooptijd van de oceaan van 500-1000 jaar. Daarom is een tijdschaal voor het CO2 opwarmingspotentieel tot 500 jaar heel redelijk.<blockquote>'''Bronnen''':

[https://skepticalscience.com/co2-residence-time.htm CO2 emissions change our atmosphere for centuries]

[https://archive.ipcc.ch/pdf/glossary/ar4-wg1.pdf IPCC AR4 Annex I Glossary]

[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle The Carbon Cycle]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Methaan, krachtig broeikasgas ===
[[Bestand:Global methane budget 2010-2019.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Bron: Global Carbon Project''<ref>[https://www.globalcarbonproject.org/methanebudget/index.htm Global Methane Budget | The Global Carbon Project]</ref>]]
Bij het vergelijken van de effecten van methaan (CH4) en kooldioxide (CO2) zijn twee dingen belangrijk. Ten eerste is methaan een veel krachtiger broeikasgas dan kooldioxide. Ten tweede is de verblijftijd in de atmosfeer veel korter voor methaan dan voor kooldioxide, omdat methaan vrij snel wordt omgezet naar kooldioxide. Als gevolg daarvan neemt de bijdrage van methaanemissies in het verleden aan de opwarming van de aarde in de loop van de tijd af, simpelweg omdat deze emissies geleidelijk door natuurlijke processen uit de atmosfeer worden verwijderd.

Over een periode van 100 jaar kan dezelfde hoeveelheid methaan als kooldioxide de Aarde ongeveer 30 keer meer opwarmen. Over een periode van alleen de eerste twintig jaar na uitstoot is het aardopwarmingsvermogen van methaan meer dan 80 keer zo groot als dat van een gelijke hoeveelheid kooldioxide. Hoe langer de toekomstige tijdschaal, hoe lager de impact van methaan dat al in de atmosfeer is vrijgekomen. De andere kant van het verhaal is dat als je de opwarming van de aarde snel wilt afremmen, een vermindering van de methaanuitstoot heel effectief is.

Meer informatie over het methaanbudget, en het verminderen van de effecten van de toenemende methaanuitstoot is te vinden op de site Global Methane Budget 2000–2020 en een artikel in Environmental Research Letters.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-115/ Global Methane Budget 2000–2020 Global Methane Budget 2000–2020 | Earth System Science Data]</ref><ref> [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ad6463 Human activities now fuel two-thirds of global methane emissions | Environmental Research Letters]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': lachgas ===
Lachgas (N2O) is een krachtig broeikasgas, en de uitstoot ervan neemt al decennia toe, voornamelijk door mestproductie en het gebruik van kunstmest. Wanneer we spreken over de stikstofcrisis, gaat het vaak over stikstofverbindingen die de bodem en het oppervlaktewater, zoals sloten, rivieren, meren en oceanen, vervuilen. Deze stikstof komt uit dierlijke mest, kunstmest of wordt uitgestoten door auto's, fabrieken en de verbranding van biomassa, en schaadt de biodiversiteit.

Het stikstofprobleem is echter breder dan dat. Bacteriën en chemische processen in de bodem en het water zetten een deel van deze stikstofverbindingen om in lachgas, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron''': [https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ RealClimate: How do we know that recent CO2 increases are...]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Welke broeikasgassen dragen hoeveel bij? ===
[[Bestand:Physical drivers of climate change.png|gecentreerd|miniatuur]]
Deze grafiek toont de belangrijkste broeikasgassen: kooldioxide (CO₂), methaan (CH4) en waterdamp (H2O), en hun bijdrage aan de opwarming van de atmosfeer, gemeten in graden Celsius. Zonder deze gassen zou de aarde een onleefbare, ijskoude planeet zijn.

Er zijn natuurlijke bronnen van kooldioxide in de atmosfeer, zoals de uitstoot van gassen uit de oceaan, ontbindende vegetatie en andere biomassa, vulkaanuitbarstingen, natuurlijk voorkomende bosbranden en zelfs oprispingen van herkauwende dieren. Deze natuurlijke bronnen van kooldioxide worden gecompenseerd door ‘sinks’, zoals fotosynthese door planten op het land en in de oceaan, directe absorptie in de oceaan en de vorming van bodems en veen.

Zwaveldioxide, stikstofoxiden en aerosolen stimuleren de wolkenvorming, wat een afkoelend effect op de atmosfeer heeft. Het nettoresultaat van broeikasgasuitstoot en wolkenvorming is echter een opwarming van de atmosfeer.<blockquote>'''Bron''': [https://science2017.globalchange.gov/chapter/2/ Climate Science Special Report: Physical Drivers of Climate Change]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Vulkanen ===
Vulkanen zijn een andere bron van CO2. Vulkanen kunnen van invloed zijn op klimaatverandering. Bij een grote explosieve uitbarsting worden veel vulkanisch gas, aerosoldruppels en as de stratosfeer in gestuurd. De meeste as die terug op aarde valt, wordt binnen enkele dagen of weken afgevoerd en heeft dus niet veel effect op klimaatverandering. Gassen zoals zwaveldioxide die vrijkomen door vulkanen kunnen echter wereldwijde afkoeling veroorzaken, terwijl vulkanische koolstofdioxide, dat een broeikasgas is, de opwarming van de aarde kan bevorderen.

In het geologische verleden hebben ze, naast andere factoren, bijgedragen aan klimaatverandering. De hoeveelheid CO2 die individuele vulkanen uitstoten, valt echter in het niet bij wat er nu de atmosfeer in gaat. Alle vulkanen die in deze tijd op de planeet actief zijn, stoten minder dan één procent van de kooldioxide uit die menselijke activiteiten veroorzaken. (Zie ook de grafiek in Verdieping: Verder terug in de tijd.)

Een uitzondering hierop vormen grote, zg. ‘flood basalt events’. Dat zijn langdurige perioden van uitvloeien van lava over enorme gebieden waarbij ook kooldioxide in grote hoeveelheden vrijkomt. Die gebeurtenissen hebben in het verleden invloed gehad op het klimaat en het uitsterven van soorten. Het belangrijkste effect lijkt te zijn het vertragen van het herstel na een broeikas opwarming. De laatste van deze gebeurtenissen vond tientallen miljoenen jaren geleden plaats. Op dit moment is daarvan geen sprake.<ref>[https://www.nature.com/articles/s41561-024-01574-3 Cryptic degassing and protracted greenhouse climates after flood basalt events | Nature Geoscience]</ref>

Dat weerlegt dan ook de claim van sommige klimaatsceptici dat de uitstoot door fossiele brandstoffen lager is dan die door vulkanen.<ref>[https://skepticalscience.com/volcanoes-and-global-warming.htm Do volcanoes emit more CO2 than humans? | Skeptical Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofputten (‘carbon sinks’) ===
De verklarende woordenlijst van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) definieert koolstofputten (carbon sink) als “Een reservoir (natuurlijk of menselijk, in bodem, oceaan en planten) waar een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas wordt opgeslagen. Merk op dat UNFCCC artikel 1.8 naar een put verwijst als elk proces, activiteit of mechanisme dat een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert." (IPCC, n.d.).

Een '''koolstofput''' is een natuurlijk of kunstmatig koolstofvastlegging (''sequestration'') proces dat een broeikasgas, een aërosol of een precursor van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert. Deze putten vormen een belangrijk onderdeel van de natuurlijke koolstofcyclus. Een overkoepelende term is '''koolstofreservoir''', dat zijn alle plaatsen waar koolstof op Aarde kan zijn, dus de atmosfeer, oceanen, bodem, flora, reservoirs van fossiele brandstoffen enzovoort. Een koolstofput is een soort koolstofreservoir dat het vermogen heeft om meer koolstof uit de atmosfeer op te nemen dan er vrijkomt.
[[Bestand:Koolstofputten.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Werking van koolstofputten (carbon sinks).''<ref name=":0">[https://xcaliburmp.com/solution/smart-natural-carbon-sink/ Natural Carbon Sink - Xcalibur Smart Mapping]</ref>]]De oceanen zijn verreweg de grootste koolstofput. Phytoplankton (plantaardig plankton) verwerkt door fotosynthese een deel van de kooldioxide uit de atmosfeer de rest wordt opgenomen in het oceaanwater en zorgt daar voor een toename van de zuurgraad. Zie Oceaanverzuring.[[Bestand:Carbon Storage in Earths Ecosystems.jpg|gecentreerd|miniatuur|799x799px|''Koolstofbronnen en -putten op land.''<ref name=":0" />]]Bossen spelen een belangrijke rol bij de regulering van het klimaat. Ze absorberen koolstof, in de vorm van kooldioxide, uit de atmosfeer en slaan die op. Koolstof wordt op drie manieren opgeslagen. In levende biomassa zoals bladeren, takken, boomstammen en wortels. In dode biomassa, houtresten en bladstrooisel. In de bodem. Een groot deel van de koolstof lekt weer terug naar de atmosfeer, als gevolg van ontbossing, bosbranden en andere verstoring.

Wetlands, veenmoerassen, getijdegebieden en mangrovebossen, vormen de grootste koolstofput op land. Ook daar zien we een sterke achteruitgang van het vermogen om als koolstofput te functioneren.<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofcyclus ===
[[Bestand:Annual Carbon Emissions and their Partitioning.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Ontwikkeling van de jaarlijkse koolstofuitstoot en -reservoirs vanaf 1850. Gecombineerde componenten van het mondiale koolstofbudget als functie van de tijd, voor fossiele CO2-emissies. In het eerste diagram (a) staan jaarlijkse schattingen van elke flux (in Gt C jr-1) en in het tweede diagram (b) de cumulatieve flux (de som van alle voorgaande jaarlijkse fluxen, in Gt C) sinds het jaar 1850. Koolstofputten tellen niet precies op tot de som van de emissies, wat resulteert in een budgettaire onbalans (BIM) die wordt weergegeven door het verschil tussen de onderste rode lijn (die de totale emissies weerspiegelt) en de som van de koolstoffluxen in de oceaan, op het land en in de atmosfeer.'']]
De grafiek laat zien dat het grootste deel van de CO₂-uitstoot wordt opgenomen door natuurlijke CO₂-reservoirs (‘sinks’), zoals plantengroei en de bodem (Land sink) en oceanen (Ocean sink). Deze kunnen echter ook broeikasgassen vrijgeven wanneer de aarde door niet-natuurlijke oorzaken opwarmt, wat het broeikaseffect versterkt. Vanaf ongeveer 1950 is de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer versneld toegenomen (Atmospheric growth). De ‘sinks’ hebben onvoldoende capaciteit om de uitstoot van broeikasgassen op te nemen.
[[Bestand:Global_carbon_cycle.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Schematische weergave van de totale verstoring van de mondiale koolstofcyclus door antropogene activiteiten, wereldwijd gemiddeld voor het decennium 2013-2022. De antropogene verstoring vindt plaats boven op een actieve koolstofcyclus, met fluxen en voorraden op de achtergrond.''<ref>[https://essd.copernicus.org/articles/15/5301/2023/ Global Carbon Budget 2023 | Earth System Science Data]]</ref>]]

Deze inventarisatie in 2023 van de koolstofcyclus (die vanaf 2011 jaarlijks wordt geüpdatet) geeft aan dat de wereldwijde fossiele CO2-uitstoot (inclusief de opname door cement) verder zal toenemen tot 1,4% boven het niveau van vóór de pandemie van 2019. De auteurs berekenen het resterende koolstofbudget voor een 50% waarschijnlijkheid om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5, 1,7 en 2 °C. Die is gereduceerd tot respectievelijk 75 Gt C (275 Gt CO2), 175 Gt C (625 Gt CO2) en 315 Gt C (1150 Gt CO2) vanaf begin 2024. Uitgaande van de emissieniveaus van 2023 komt dat overeen met ongeveer 7, 15 en 28 jaar.
[[Bestand:Componenten mondiale koolstofbudget.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De 2013-2022 tienjaarsgemiddelde componenten van het mondiale koolstofbudget, gepresenteerd voor '''(a)''' fossiele CO2-emissies (EFOS), '''(b)''' emissies door veranderingen in landgebruik (ELUC), '''(c)''' de CO2-sink in de oceaan (SOCEAN), en '''(d)'''de CO2-sink op het land (SLAND). Positieve waarden voor EFOS en ELUC staan voor een flux naar de atmosfeer, terwijl positieve waarden voor SOCEAN en SLAND staan voor een flux van de atmosfeer naar de oceaan of het land (koolstofput). In alle panelen staan de gele en rode kleuren voor een bron (flux van het land of de oceaan naar de atmosfeer) en de groene en blauwe kleuren voor een sink (flux van de atmosfeer naar het land of de oceaan). Alle eenheden zijn in kilogram koolstof per vierkante meter per jaar (kg C m-2 jr-1).'']]
In de historische periode 1850-2022 was 31 % van de historische emissies afkomstig van veranderingen in landgebruik en 69 % van fossiele emissies. De emissies van fossiele brandstoffen zijn sinds 1960 echter aanzienlijk toegenomen, terwijl veranderingen in landgebruik dat niet hebben gedaan, en daarom was de bijdrage van veranderingen in landgebruik aan de totale antropogene emissies in recente perioden kleiner (18% in de periode 1960-2022 en tot 12% in de periode 2013-2022).

Stijging van de zeewatertemperatuur kan ertoe leiden dat de oceanen minder CO2 kunnen opnemen. Op het land veroorzaken droogte en natuurbranden een afname van de CO2 opname capaciteit van de bodem. Beide hebben een toename van CO2 in de atmosfeer tot gevolg.<ref>[https://academic.oup.com/nsr/article/11/12/nwae367/7831648 Low latency carbon budget analysis reveals a large decline of the land carbon sink in 2023 | National Science Review]</ref>

Een groot internationaal team publiceert jaarlijks een update van de wereldwijde koolstofbalans. De meest recente is die voor 2024.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-519/ Global Carbon Budget 2024 | Earth System Science Data]</ref>
‎<blockquote>'''Bronnen:'''
‎<references /> </blockquote>

Wat is klimaatverandering?

2025-01-31T09:13:37Z

NoraW: /* Het is de mens */

== Samenvatting ==
'''Het klimaat is één van de [http://www.klimaatwiki.org/index.php/Extreme_urgentie#De_grenzen_van_onze_planeet negen planetary boundaries] die sinds ongeveer 1990 voorbij de veilige limiet is. De gevolgen van het overschrijden van die grens zijn maar ten dele terug te draaien en dan ook nog pas op de lange termijn.'''

'''Dit hoofdstuk bespreekt de verschillen tussen weer en klimaat, het natuurlijke broeikaseffect, broeikasgassen, het door de mens veroorzaakte versterkte broeikaseffect, en de invloedrijke weersverschijnselen El Niño en El Niña.'''

'''Deze grafiek, gepubliceerd door het KNMI, vat het verhaal van deze wiki samen. Hij laat zien hoe de gemiddelde temperatuur op Aarde sinds de Industriële Revolutie is gestegen parallel met de stijging van de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer. In verschillende hoofdstukken wordt uitgelegd wat daarvan de oorzaken en gevolgen zijn en wat eraan kan worden gedaan om de schade te beperken.'''
[[Bestand:Klimaatgrafiek KNMI.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|Temperatuur en CO2-concentratie sinds het begin van de jaartelling. Bron: KNMI.]]

== Weer en klimaat ==
'''Weersverandering en klimaatverandering worden nogal eens met elkaar verward: ''“Hoezo opwarming van de Aarde? Kijk naar buiten. Het sneeuwt en het is heel koud.”'' Vaak is zo’n opmerking een bewuste keuze om een zinvol gesprek te frustreren. Hoe het ook zij, het is goed om het verschil tussen weer en klimaat scherp te hebben.'''

Op de site https://earth.nullschool.net/ vind je animaties van de actuele weersituatie: temperatuur, luchtdruk, wind, zeestromingen, chemie en nog veel meer.

<youtube>obsw9qiBnjo</youtube>

==== Weer ====
Weer is wat je buiten voelt op een specifieke dag: warm, koud, regen, zon, wind, enzovoort. Het verandert snel, soms zelfs binnen een uur. Het weer — temperatuur, neerslag, wind — is op elke plaats en op elk moment anders.

Tegelijkertijd is het weer ook in zekere mate voorspelbaar: de dagen in de wintermaanden zijn kouder, grauwer en donkerder, dan in de zomer. In gebieden ver van zeeën en oceanen zijn deze verschillen groter dan in Nederland, dicht bij de zee. Nederland heeft een zeeklimaat, Rusland een landklimaat.

==== Klimaat ====
Klimaat gaat over het ''gemiddelde'' weer in een ''gebied'' over een ''lange periode'', meestal wordt daarvoor 30 jaar gekozen of meer. Klimaat geeft een idee van wat voor soort weer je meestal kunt verwachten in een seizoen of jaar.

== Klimaatverandering ==
Klimaatverandering is dus de verandering van de gemiddelde weersomstandigheden over een langere periode in een bepaalde regio. Klimaat zegt daarmee ook iets over de kans dat een bepaald weertype op een bepaalde plaats en op een bepaalde tijd voorkomt.

Je kunt dus nooit zeggen dat extreme regenbuien (het weer op moment X op plaats Y) het gevolg zijn van klimaatverandering, tenminste niet op dezelfde manier als zeggen dat het glas dat op de grond valt het gevolg is van je hand die het van de tafel duwt. Immers het klimaat is de samenvatting van vele jaren weersverschijnselen. Je kunt wel zeggen dat het vaker optreden van extreme regenbuien het gevolg is van de uitstoot van CO2. (Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Attributie|Attributie]].)

Als we het over klimaatverandering hebben, bedoelen we vaak de opwarming van de Aarde als gevolg van menselijk handelen, de antropogene klimaatverandering (er bestaat dus ook klimaatverandering die niet door de mens wordt veroorzaakt; zie [natuurlijke variatie]). Opwarming is echter maar één onderdeel van klimaatverandering. Omdat de planeet Aarde één groot samenhangend geheel vormt, heeft opwarming ook gevolgen voor neerslagpatronen, weersextremen, smeltende gletsjers, zeespiegelstijging, veranderingen in verdamping door vegetatie, etc.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref>

Het klimaat op Aarde is over lange tijd — in de orde van honderdduizenden tot miljoenen jaren — redelijk stabiel geweest, slechts enkele graden onder en boven de gemiddelde temperatuur in die periode. De huidige opwarming is groter en veel sneller dan ooit in de afgelopen 2 miljoen jaar. En dat is de kern van het probleem.

=== Tempo en locaties moeilijk voorspelbaar ===
Hoewel klimaatverandering moeilijk te voorspellen is, kunnen we, op grond van algemeen bekende natuurkundige principes, betrouwbare uitspraken doen over de oorzaken en gevolgen. De onzekerheid zit hem vooral in (1) de invloed van en de snelheid van de verandering van verschillende elementen, zoals temperatuur, neerslag, wind, bewolking en oceaanstromingen, en (2) de locaties waar deze veranderingen merkbaar zijn. Binnen duidelijk aangegeven onzekerheidsmarges wijzen alle trends in dezelfde richting: door de mens veroorzaakte, versnelde opwarming van de Aarde.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

== Jaarlijkse en lange-termijn variatie ==
Deze grafiek uit het rapport Global Climate Highlights van Copernicus laat de jaarlijkse temperatuurvariatie zien ten opzichte van het langjarig gemiddelde. Daaruit blijkt dat, ondanks de schommelingen van de temperatuur het klimaat een duidelijke opwarmingstrend vertoont.<ref> [https://climate.copernicus.eu/global-climate-highlights-2024 Global Climate Highlights 2024 | Copernicus]</ref>
[[Bestand:Temperatuurstijging.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Verschil in wereldgemiddelde temperatuur (°C) ten opzichte van 1850-1900, gebaseerd op de gemiddelden van maandwaarden uit maximaal zes datasets:'' ''Berkeley Earth, HadCRUT5 en NOAAGlobalTemp (vanaf 1850), GISTEMP (vanaf 1880), ERA5 (vanaf 1940) en JRA-3Q (vanaf september 1947).'' ''De datasets zijn genormaliseerd zodat ze dezelfde gemiddelden hebben voor 1991-2020 en een gemiddelde dataset-offset van 0,88°C is gebruikt om de gemiddelden van 1991-2020 en 1850-1900 aan elkaar te relateren.'' ''De zwarte curve toont een schatting van de klimatologische variatie van de temperatuur op lange termijn.'' ''De rode en blauwe balken tonen de afwijkingen van de jaargemiddelde temperaturen van deze schatting.'' ''Credit: C3S/ECMWF.'']]<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== El Niño en La Niña ===
El Niño is een natuurverschijnsel in de Stille Oceaan waarbij langs de evenaar in de oostelijke Stille Oceaan het normaal koele zeewater in sommige jaren sterk opwarmt. Deze opwarming beïnvloedt het weer wereldwijd, vooral in Noord- en Zuid-Amerika, en soms zelfs in Europa.<ref> [https://celebrating200years.noaa.gov/magazine/enso/el_nino.html The 1997-98 El Niño | NOAA]</ref>

Het tegenovergestelde effect, La Niña, treedt op wanneer het zeewater bij de evenaar ongewoon koud is. Beide verschijnselen zijn onderdeel van het El Niño Southern Oscillation (ENSO)-effect, een onregelmatige cyclus van 2 tot 7 jaar die variaties in wind- en zee-oppervlaktetemperaturen over de tropische oostelijke Stille Oceaan veroorzaakt.
[[Bestand:ENSO.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Tijdens El Niño stijgt de oppervlaktewatertemperatuur van de tropische Stille Oceaan met ongeveer 5 °C. Tijdens La Niña daalt de temperatuur van het oceaanwater met ongeveer dezelfde hoeveelheid. Beide toestanden zijn extreme stadia van één fenomeen. Bron: AHA Centre.''<ref> [https://thecolumn.ahacentre.org/insight/vol-66-getting-to-know-el-nino-la-nina/ Getting to know: El Niño and La Niña | AHA Centre]</ref>]]
Het ENSO-effect zorgt voor temperatuurschommelingen die bovenop de wereldwijde temperatuurstijging komen die het gevolg is van de uitstoot van broeikasgassen. 2023 was een El Niño-jaar. In zulke jaren komen er meer en krachtigere tropische orkanen voor, met zware regenval in sommige regio's en extreme droogte in andere. Wat we tijdens El Niño zien, kunnen we beschouwen als een voorbode van wat ons bij verdere opwarming te wachten staat.<ref> [https://www.climate.gov/news-features/featured-images/global-impacts-el-ni%C3%B1o-and-la-ni%C3%B1a Global impacts of El Niño and La Niña | NOAA]</ref>
[[Bestand:SST Anomalies.gif|miniatuur|''De El Niño-gebeurtenis van 1997-98 met extreme zeeoppervlakte temperatuur (SST) anomalieën in het oosten van de tropische Stille Oceaan.''|gecentreerd|432x432px]]
De kaart toont de afwijkende watertemperaturen [°C] in de oceanen tijdens de laatste sterke El Niño in december 1997.
[[Bestand:Gevolgen temperatuur neerslag El Niño La Niña.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Wereldwijde gevolgen voor temperatuur en neerslag van El Niño en La Niña gebeurtenissen.'']]
Niettemin kunnen we de recordtemperaturen van 2023 — en zeker niet die van 2024 — toeschrijven aan een sterke El Niño. Dit blijkt uit een analyse van de ontwikkeling van de dagelijkse temperaturen tijdens alle El Niño-gebeurtenissen met behulp van de ERA5 reanalyse dataset. Aangezien deze dataset de periode van 1940 tot nu beslaat, geeft het ons zes sterke El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.8 °C) en vier meer gematigde El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.5 °C en < 1.8 °C) om te vergelijken met 2024.<ref> [https://www.theclimatebrink.com/p/how-unusual-is-current-post-el-nino How unusual is current post-El Niño warmth? | The Climate Brink]</ref>
[[Bestand:Temperatuur 6 ENSO's.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Vergelijking van de afwijkingen van de gemiddelde temperatuur tijdens zes El Niño’s (1972-2023). De dikke zwarte lijn is de El Niño van 2023. De grafieken zijn gecentreerd rond het hoogtepunt van de betreffende gebeurtenis. De data hiervan worden gegeven in de legenda.'']]
De figuur hierboven toont de gegevens van zes sterke El Niño gebeurtenissen. Hoge temperaturen in 2023 (ononderbroken zwarte lijn) traden eerder op dan in elke andere sterke El Niño. De piektemperaturen waren vergelijkbaar met andere gebeurtenissen in 2015/2016 en 1997/1998 — ongeveer 0,4 °C boven de “normale” mondiale oppervlaktetemperaturen. De mondiale temperaturen daalden na april een beetje, in lijn met eerdere El Niño-gebeurtenissen.

Na oktober 2023 (maand 10 in de grafiek) zijn de temperaturen wereldwijd echter hoog gebleven, ondanks het feit dat de El Niño condities al lang verdwenen zijn, waardoor het laatste deel van 2024 buiten het bereik valt van andere sterke El Niño's.

Zelfs als we naar de langere termijn kijken, is de ontwikkeling van de mondiale oppervlaktetemperaturen zowel voor als na El Niño ongekend: de temperaturen stegen eerder dan we eerder hebben gezien en de temperaturen zijn langere tijd op een hoog niveau gebleven.

==== Gevolgen voor Europa ====
El Niño en La Niña hebben ook invloed op Europa. Als de Stille Oceaan verandert van El Niño naar La Niña, kan Europa te maken krijgen met veranderingen in temperatuur en neerslag.

Een opwarmend klimaat en de overgang van El Niño naar La Niña kan het risico op hittegolven en droogte in delen van Europa vergroten. Een jaar van El Niño kan evenveel hitte met zich meebrengen als een decennium van door de mens veroorzaakte opwarming. Deze extra hitte en de kans op andere neerslagpatronen kunnen hittegolven en droogtes in sommige delen van Europa erger maken.

Terwijl sommige gebieden te maken kunnen krijgen met meer hittegolven en droogte, kunnen andere gebieden meer overstromingen en extreme regen krijgen. In Zuid-Europa worden de winters natter en warmer, terwijl ze in Noord-Europa droger en kouder worden.

De manier waarop El Niño, La Niña en andere klimaatfactoren werken, kan van invloed zijn op de frequentie en kracht van zware regenval en stormen in Europa.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

== '''Verdieping''': Attributie ==
Nu extreem weer steeds vaker optreedt en tot hele concrete problemen leidt, rijst de vraag of klimaatverandering hier de schuld van is. Tien jaar geleden zouden wetenschappers het moeilijk hebben gehad om deze vraag te beantwoorden. Vandaag de dag kan een nieuw type onderzoek, de zogenaamde attributiewetenschap, bepalen of klimaatverandering sommige extreme gebeurtenissen ernstiger en waarschijnlijker heeft gemaakt, en zo ja, in welke mate.<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/10/04/attribution-science-linking-climate-change-to-extreme-weather/ Attribution Science: Linking Climate Change to Extreme Weather | Columbia Climate School]</ref>

Attributiestudies werken als volgt: wanneer zich een extreme weergebeurtenis voordoet, gaan wetenschappers eerst aan de hand van gegevens uit het verleden na hoe vaak een gebeurtenis van die omvang zou kunnen voorkomen.

Vervolgens wordt onderzocht hoe het klimaat in het verleden zou hebben gereageerd. Dit gebeurt door twee verschillende scenario's met elkaar te vergelijken. In het eerste wordt de frequentie waarin het weersfenomeen optrad in de periode voordat de mens begon met het verbranden van fossiele brandstoffen. Die frequentie wordt bekeken voor een periode van ongeveer 150 jaar. Dit wordt de “contrafeitelijke wereld” genoemd - de wereld die ooit was, maar niet meer bestaat.

Voor het tweede scenario gaat het klimaatmodel terug in de tijd, waarbij de werkelijke broeikasgas concentraties voor elk jaar worden gebruikt zoals ze in de loop van de tijd zijn toegenomen. Door de resultaten van de twee modellen te vergelijken, kunnen onderzoekers schatten hoeveel de menselijke uitstoot van fossiele brandstoffen de kansen heeft veranderd. Statistische methoden worden vervolgens gebruikt om de verschillen te meten in hoe ernstig en frequent de gebeurtenis is.

Als een extreme gebeurtenis bijvoorbeeld twee keer zo vaak voorkomt in het huidige klimaatmodel als in het contrafeitelijke klimaatmodel, kunnen we zeggen dat klimaatverandering de gebeurtenis twee keer zo waarschijnlijk heeft gemaakt als het zou zijn geweest in een wereld zonder door de mens veroorzaakte emissies.

Er zijn inmiddels honderden attributiestudies verschenen. Driekwart van de geanalyseerde extremen werden intenser of waarschijnlijker door klimaatverandering.<ref> [https://interactive.carbonbrief.org/attribution-studies/index.html Mapped: How climate change affects extreme weather around the world | Carbon Brief]</ref>

[[Bestand:Attribution studies.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Screenshot van de interactieve kaart van Carbon Brief van bijna 750 extreme gebeurtenissen en trends.'' ''Rode pictogrammen geven aan dat er menselijke invloed is gevonden, blauwe pictogrammen waar dat niet het geval is, grijze pictogrammen waar het niet duidelijk is.'']]Daarnaast zijn de verschillende soorten attributiestudies de afgelopen 20 jaar verder ontwikkeld en uitgebreid. (Zie Verdieping: Attributie.) Zo werd in 2015 de World Weather Attribution Service opgericht om snel te kunnen reageren, waardoor het gemakkelijker wordt om de menselijke bijdrage aan extreme gebeurtenissen in te schatten.<ref> [https://www.worldweatherattribution.org/ When Risks Become Reality: Extreme Weather In 2024 | World Weather Attribution]</ref>

Zie ook: Oorzaak extreem weer.

=== Databank Klimaatattributie ===

De wetenschap over klimaatattributie speelt een centrale rol in rechtszaken over het klimaat en beleidsvorming. De wetenschap staat centraal in juridische debatten over de causale verbanden tussen menselijke activiteiten, wereldwijde klimaatverandering en de gevolgen voor menselijke en natuurlijke systemen. Deze database bevat 700 wetenschappelijke bronnen georganiseerd onder vier thematische paraplu's: Climate Change Attribution, Extreme Event Attribution, Impact Attribution en Source Attribution.Die kun je verkennen door een van de onderwerpen te selecteren of met een geavanceerd zoekformulier.<ref> [https://climateattribution.org/ Climate Attribution Database]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

== '''Verdieping''': Systeem Aarde ==
[[Bestand:Systeem Aarde2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De vijf met elkaar samenhangende subsystemen van Systeem Aarde.''<ref> [https://mynasadata.larc.nasa.gov/basic-page/about-earth-system-background-information About the Earth as a System: Background Information | My NASA Data]</ref>]]
Een systeem wordt gedefinieerd als een groep op elkaar inwerkende, onderling verbonden of onderling afhankelijke onderdelen die samenwerken om een complex geheel te vormen. Wetenschappers over de hele wereld bestuderen elk van deze kleinere systemen en hoe ze bij elkaar passen om het huidige beeld van onze planeet als geheel te vormen door middel van wat ''Earth System Science'' wordt genoemd.<ref> [https://scied.ucar.edu/learning-zone/earth-system Earth as a System | Center for Science Education]</ref><ref> Lenton, T. (2016). ''Earth system science: a very short introduction''. Oxford University Press.</ref>

Aardsysteem wetenschappers beschouwen de gekoppelde evolutie van het leven en de planeet als één proces, waarbij ze erkennen dat de evolutie van het leven de planeet heeft gevormd en dat veranderingen in het planetaire milieu het leven hebben gevormd.

Het is vergelijkbaar met een groot organisme met geheugen. het menselijk lichaamssysteem. Alle systemen binnen een organisme werken samen om het te onderhouden zodat het goed en gezond functioneert. In termen van Earth System Science zorgt elk van deze systemen ervoor dat de Aarde in (dynamische) balans blijft, een toestand die homeostase wordt genoemd. Op een verstoring volgt een gecoördineerde respons van het hele systeem.<ref> Westbroek, P. (2013). De ontdekking van de aarde: het grote verhaal van een kleine planeet. Balans.</ref>

Het systeem Aarde heeft zowel negatieve als positieve terugkoppelingen, die er samen voor zorgen dat het zelfregulerend is. Dit betekent dat als iets het systeem beïnvloedt, het de neiging heeft om terug te keren naar zijn oorspronkelijke staat. Dit suggereert dat negatieve terugkoppeling de overhand heeft, tenminste als het systeem dicht bij het beginpunt is. Maar als iets het systeem te hard raakt, kan het door positieve terugkoppeling naar een alternatieve toestand worden gestuwd. Met andere woorden, zelfregulatie is geen vast gegeven — het kan uitvallen.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref> (Zie ook [[Feedback loops en tipping points]].)

De wetenschap van het aardsysteem is een behoorlijk breed vakgebied. Het beslaat 4,5 miljard jaar geschiedenis van de Aarde, hoe het systeem nu werkt, voorspellingen van hoe het in de toekomst zal zijn en wat er uiteindelijk zal gebeuren. Er wordt gekeken naar hoe een wereld is ontstaan waarin de mens zich kon ontwikkelen, hoe wij als soort die wereld nu veranderen en hoe een duurzame toekomst voor de mensheid binnen het systeem Aarde eruit zou kunnen zien. De wetenschap van het aardsysteem is een sterk interdisciplinair vakgebied dat elementen uit de geologie, biologie, scheikunde, natuurkunde en wiskunde samenbrengt. Het is een relatief nieuwe wetenschap die deel uitmaakt van een bredere 21e-eeuwse trend om complexe systemen te begrijpen en hun gedrag te voorspellen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Het broeikaseffect =

=== Samenvatting ===
'''Het broeikaseffect werkt als een warme deken rond de Aarde en bestaat uit gassen zoals kooldioxide, methaan en waterdamp die warmte vasthouden.'''

Het broeikaseffect is een natuurlijk proces, dat de planeet op een voor leven optimale temperatuur houdt. Menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, hebben het broeikaseffect versterkt. Door de uitstoot van , kooldioxide (CO2), is de deken als het ware dikker geworden. Daardoor is de temperatuur op aarde gestegen en de energiebalans verstoord. Dat wordt het versterkte broeikaseffect genoemd. (Zie ook Verdieping: Energiebalans.)

Hoewel er nog steeds veel onduidelijk is over klimaatverandering — met name over het tempo en de intensiteit — zijn de natuurkundige processen achter het broeikaseffect volledig begrepen. (Zie Experts zijn het eens.) Uit al het onderzoek blijkt dat op de lange termijn kooldioxide in de atmosfeer de belangrijkste regelknop is voor de temperatuur op Aarde. Kooldioxide is de belangrijkste veroorzaker van de huidige klimaatverandering, de toename ervan is door de mens veroorzaakt en het is ook de mens die de uitstoot ervan kan terugdringen.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.1190653 Atmospheric CO2: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature | Science]</ref>

Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Correlatie CO2 — temperatuur|Verdieping: Correlatie CO2 en temperatuur]].<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Het natuurlijke broeikaseffect ===

Het broeikaseffect vindt plaats wanneer zonlicht de Aarde verwarmt, en een deel van die warmte weer terug gezonden wordt naar de ruimte. Maar broeikasgassen in de atmosfeer, zoals kooldioxide (CO₂) en methaan (CH4), houden een deel van die warmte vast. Dit is net als in een kas waar glas de warmte binnenhoudt. Zonder dit zou de gemiddelde temperatuur op het aardoppervlak ongeveer -18 °C zijn en zou menselijk leven niet bestaan.

De volgende grafiek vergelijkt het spectrum van elektromagnetische straling van de zon met de uitgaande straling van het aardoppervlak.
[[Bestand:Spectra incoming outgoing.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Spectra van de inkomende en uitgaande straling. De uitgaande straling heeft een langere golflengte dan de inkomende zonnestraling. Een deel daarvan heeft precies de juiste golflengte om te worden geabsorbeerd door broeikasgassen (~15 μm).''<ref> [https://www.howglobalwarmingworks.org/ How Global Warming Works]</ref>]]
Het zonnespectrum bevat UV- tot kortgolvige infraroodstraling — inclusief het zichtbare licht. Het opgewarmde aardoppervlak zendt langgolvige infraroodstraling terug. Daarvan wordt een klein deel, met golflengte 15 μm, geabsorbeerd door CO₂ in de atmosfeer.

==== Broeikaseffect in een fles ====
<youtube>Ge0jhYDcazY</youtube>

''Demonstratie van het broeikaseffect die je in de klas kunt uitvoeren.''<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/02/25/carbon-dioxide-cause-global-warming/ How Exactly Does Carbon Dioxide Cause Global Warming?]</ref>

==== Broeikaseffect in de atmosfeer ====
[[Bestand:Animatie atmosfeer.gif|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De zes stappen van het versterkte broeikaseffect. Bron: Australian Government.''<ref> [https://www.dcceew.gov.au/climate-change/policy/climate-science/understanding-climate-change Understanding climate change | Australian Government]</ref>]]'''Stap 1''': Zonnestraling bereikt de atmosfeer van de Aarde - en een deel hiervan wordt teruggekaatst in de ruimte.

'''Stap 2:''' De rest van de zonne-energie wordt geabsorbeerd door het land en de oceanen, waardoor de Aarde wordt verwarmd.

'''Stap 3:''' De warmte straalt van de Aarde naar de ruimte.

'''Stap 4:''' Een deel van deze stralingswarmte wordt vastgehouden door broeikasgassen in de atmosfeer, waardoor de Aarde warm genoeg blijft om leven mogelijk te maken.

'''Stap 5:''' Menselijke activiteiten zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, landbouw en landontginning zorgen ervoor dat er meer broeikasgassen in de atmosfeer terechtkomen.

'''Stap 6:''' Dit houdt extra warmte vast en zorgt ervoor dat de temperatuur van de Aarde stijgt, samen met andere effecten zoals verzuring van de oceanen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Thermostaat ===
Het kooldioxidegehalte in de atmosfeer blijft van nature redelijk constant rond 0,03%, oftewel van iedere miljoen moleculen in de lucht zijn er 300 CO₂-moleculen (ook wel 300 ppm; parts per million genoemd). CO₂ dat bijvoorbeeld vrijkomt bij vulkaanuitbarstingen, ademende mensen en dieren en verbranding van fossiele brandstoffen, wordt uiteindelijk opgenomen door de oceanen en planten. Dit proces helpt de variaties in CO₂-concentraties, en daarmee ook de temperatuurschommelingen, binnen leefbare grenzen te houden.

De atmosfeer, samen met de oceanen, de landmassa’s en het leven vormen één samenhangend systeem, dat functioneert als een natuurlijke thermostaat die de planeet leefbaar houdt. (Zie: [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Systeem Aarde|Verdieping: Systeem Aarde]].) Het huidige leven, inclusief de mens, is geëvolueerd in een periode toen de thermostaat op 15 °C stond.

Dat heeft miljoenen jaren goed gefunctioneerd en de evolutie van microben, planten en dieren mogelijk gemaakt. Totdat menselijke activiteiten de balans begonnen te verstoren

= Natuurlijke variatie =
In de geschiedenis van de Aarde hebben zich al eerder veranderingen in het klimaat voorgedaan, zoals ijstijden en warme periodes. Hoewel er na deze veranderingen uiteindelijk een nieuw evenwicht optrad, gebeurde dat over duizenden tot miljoenen jaren. Veel soorten overleefden deze veranderingen niet, en de ecosystemen die opnieuw ontstonden, waren vaak heel anders dan die daarvoor.

Het grote verschil nu is dat de huidige opwarming vooral door menselijke activiteiten wordt veroorzaakt en in een fractie van de tijd plaatsvindt vergeleken met natuurlijke klimaatveranderingen. Hierdoor wordt de veerkracht van ecosystemen en soorten ernstig op de proef gesteld. Veel planten- en diersoorten kunnen niet snel genoeg migreren of zich aanpassen om deze snelle veranderingen te overleven.

Menselijke samenlevingen zijn ook kwetsbaar voor deze snelle veranderingen. Terwijl de Aarde zich op lange termijn misschien kan herstellen en nieuwe evenwichten kan vinden, is er geen garantie dat menselijke samenlevingen hetzelfde kunnen doen. De maatschappelijke structuren, voedselzekerheid, watervoorziening en infrastructuur zijn niet ontworpen om met zulke snelle en extreme veranderingen om te gaan. Dit kan leiden tot grote sociale en economische instabiliteit, migratiestromen, conflicten, lijden en sterfte. Kortom, de snelheid van de huidige opwarming vormt niet alleen een bedreiging voor de natuur, maar ook voor de toekomst van menselijke samenlevingen.<ref> [https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4924029 A Framework for Assessing Analogy between Past and Future Climates | preprint] </ref>

==== Middeleeuws klimaatoptimum ====
Voor Nederland is uitgebreid historisch onderzoek gedaan naar de rol van klimatologische stabiliteit, maatschappelijke ontwikkeling en biodiversiteit. De uitkomst is dat in het zogeheten Middeleeuws klimaatoptimum (een klimatologisch stabiele en relatief warme periode — maar koeler dan nu) aan het einde van de Middeleeuwen, zowel de landbouw als de biodiversiteit floreerden. <ref> Zanden, J. L. van, Goethem, T. van, Lenders, H. J. R., & Schaminée, J. (2021). ''De ontdekking van de natuur: de ontwikkeling van biodiversiteit in Nederland van ijstijd tot 21ste eeuw''. Prometheus.</ref>

==== PETM ====
Met de nodige voorzichtigheid is het mogelijk perioden in het verleden als analogen te gebruiken voor de huidige opwarming. Een periode die bekend staat als het Palaeocene-Eocene Thermal Maximum (PETM, 55,8 miljoen jaar geleden ) wordt wel genoemd. Tijdens het PETM was het Noordpoolgebied helemaal ijsvrij. Er groeiden palmbomen en zwommen nijlpaarden. Dat maakt het nog geen scenario voor de huidige opwarming.<ref> [https://www.nature.com/articles/ngeo668 Warm and wet conditions in the Arctic region during Eocene Thermal Maximum 2 | Nature Geoscience]</ref>

Op geen moment in het geologische verleden is de Aarde zo snel opgewarmd als in de huidige tijd. Een ideale analogie voor antropogene opwarming is het PETM dan ook niet, maar het geologische verleden biedt wel lessen voor de huidige tijd. <blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''': Geologische geschiedenis =
De Aarde heeft in het verleden meerdere koude en warme perioden gekend. In de loop van een lange geschiedenis is het wereldklimaat door perioden van heet naar koud gegaan. Het tijdperk waarin we nu leven is gekenmerkt door relatief koele temperaturen. Maar voor de opkomst van onze soort, ''Homo sapiens,'' waren de temperaturen gemiddeld veel hoger dan nu. De oorzaak van de temperatuurverandering is de variatie in kooldioxide concentratie van de atmosfeer.

<youtube>2LMfSTq4JIY</youtube>

''Deze animatie van 4,5 miljard jaar geologische geschiedenis laat zien hoe de Aarde een afwisseling van warme en koude perioden heeft doorgemaakt, hoe broeikasgassen daarin een rol speelden en hoe perioden van extreme kou en warmte hebben geleid tot massa uitstervingen.''

=== Van Hothouse naar Icehouse ===
De laatste 66 miljoen jaar van de aardgeschiedenis wordt gekenmerkt door een afwisseling van ‘warmhouse’ naar ‘hothouse’ via ‘warmhouse’ en ‘coolhouse’ naar de huidige periode met een ‘icehouse’ klimaat. Het is dit 'icehouse'-klimaat dat nu door menselijk handelen wordt verstoord.<ref> [https://www.marum.de/en/Dr.-thomas-westerhold/CENOGRID.html Cenozoic Global Reference benthic foraminifer carbon and oxygen Isotope Dataset (CENOGRID)]</ref>

De temperatuurveranderingen lopen parallel met de veranderingen in de kooldioxide (CO₂)-concentratie in de atmosfeer. Dat verband is geen toeval. Verderop worden argumenten gegeven voor een causaal verband tussen die twee: Het klimaat wordt gedreven door broeikasgassen.[[Bestand:Cenozoic CO2 and temp.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Geschatte CO₂ concentratie (zwarte lijn) met 95% betrouwbaarheidsinterval (grijze band). De kleuren tonen de wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur (in K) ten opzichte van de pre-industriële periode. Tijdens het Pleistoceen (~2,58 miljoen tot ~11.700 jaar geleden) kwam het CO2-niveau nooit in de buurt van de huidige concentratie van ~420 ppm in 2022 (stippellijn). Gegevens zijn afkomstig van CenCO2PIP Consortium et al. (2023).''<ref>[https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi5177 Toward a Cenozoic history of atmospheric CO2]</ref> <ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads1526 Hot and cold Earth through time. Reconstructing ancient Earth’s temperature reveals a global climate regulation system | Science]</ref>]]

In de figuur hierboven is het hothouse klimaat ([[Wat is klimaatverandering?#PETM|PETM]], 55,8 miljoen jaar geleden) aangegeven door de donkerrode kleur. Lichtrood is warmhouse, lichtblauw coolhouse en donkerblauw icehouse.

Dit overzicht van het verloop van de temperatuur en het kooldioxidegehalte van de atmosfeer sinds 66 miljoen jaar geleden is gebaseerd op zuurstof- en koolstof-analyses van plankton in boorkernen in de oceaan. Alle warme perioden werden veroorzaakt door een toename van kooldioxide. Vanaf ongeveer 34 miljoen jaar geleden is de Aarde weer in een koele fase gekomen. In die periode zijn mensachtigen geëvolueerd.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba6853 An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years | Science]</ref>

In de warmere perioden — Warmhouse en Hothouse — was wel leven mogelijk, maar dat waren levensvormen die aan die hoge temperaturen waren aangepast. Die zijn inmiddels merendeels uitgestorven. De wereld zoals wij die nu kennen is aangepast aan het huidige, icehouse klimaat. De ontwikkeling van een warme of zelfs hete wereld, zoals die nu dreigt te gebeuren, zal onherroepelijk leiden tot uitsterven van een groot deel van het leven om ons heen en daarmee ook het voortbestaan van de mens bedreigen.

Van belang is niet alleen de temperatuur zelf, maar ook de snelheid waarmee temperatuurveranderingen optreden. Levende wezens zijn aangepast aan zowel het klimaat waarin ze leven als aan andere levenscormen met wie ze samenleven (het ecosysteem). Die aanpassing heeft tijd nodig.Het tempo waarmee de temperatuur op dit moment stijgt is zo hoog dat veel organismen niet voldoende tijd hebben om zich aan te passen of te evolueren. Dit zal vrijwel zeker leiden tot massa-extinctie, omdat ecosystemen ontwricht worden en soorten hun leefgebieden verliezen of niet meer kunnen voldoen aan hun behoeften.

Een recente reconstructie van het atmosferisch kooldioxide gehalte en temperatuur vanaf 485 miljoen jaar geleden tot nu (het Phanerozoïcum) laat een zelfde afwisseling van hothouze en icehouse klimaten zien steeds blijkt kooldioxide de aandrijver van perioden van opwarming.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== IJstijden en tussenijstijden ===
2,58 miljoen jaar geleden is de Aarde van een ‘Coolhouse’ in een ‘Icehouse’ veranderd. Dat betekent dat vanaf dat moment de normale situatie is dat grote ijskappen op het Noordelijk Halfrond zich regelmatig uitbreiden naar lagere breedten. Onder ‘Coolhouse’-omstandigheden hadden zich vanaf 34 miljoen jaar geleden al ijskappen gevormd in Oost en West Antarctica.

De afgelopen 2,58 miljoen jaar van de aardgeschiedenis laten een afwisseling zien van koudere en warmere perioden. Deze klimaatcycli komen overeen met variaties in de baan en de stand van de Aarde, de ‘Milankovitch-cycli’. De Servische meteoroloog Milankovitch ontwikkelde een wiskundig model waarin hij deze cycli combineerde om de variaties in zonnestraling op verschillende breedtegraden van de aarde te berekenen, evenals de bijbehorende oppervlaktetemperaturen.<ref> [https://science.nasa.gov/science-research/earth-science/milankovitch-orbital-cycles-and-their-role-in-earths-climate/ Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth's Climate - NASA Science]</ref>

Deze ritmische variabiliteit werd het meest zichtbaar in proxy-gegevens, die bepaalde aspecten van het klimaat vastleggen, zoals temperatuur en volume van het landijs. Dit wordt bijvoorbeeld weerspiegeld in de zuurstofisotopen samenstelling van marien calciet (CaCO3). Zuurstofisotopen in de kalkskeletjes van mariene organismen zijn een indicator voor historische temperaturen en ijsvolumes, waarbij variaties in de verhouding van deze isotopen een nauwkeurig beeld geven van veranderingen in het klimaat over duizenden jaren.
[[Bestand:Temperature vs CO2.jpg|gecentreerd|miniatuur|450x450px|''Temperatuurverandering (lichtblauw) en verandering van de kooldioxide concentratie (donkerblauw) op basis van metingen aan ijskernen in Antarctica.''<ref> [https://www.ncei.noaa.gov/news/climate-change-context-paleoclimate Climate Change in the Context of Paleoclimate]</ref>]]De ijstijden in de afgelopen 1 miljoen jaar komen voor met een frequentie van 1 per 100.000 jaar, waarbij de koude perioden, de glacialen, gemiddeld 90.000 jaar duren en de warme perioden, de interglacialen, 10.000 jaar. De grafiek van de temperatuur hierboven laat die asymmetrie zien: geleidelijke daling naar glaciale condities en abrupte stijging naar interglaciale condities.

Een interessante nieuwe theorie suggereert dat de warme perioden van de laatste 2 miljoen jaar, de interglacialen, niet het einde vormden van de ijstijden maar in feite onderbrekingen zijn van de natuurlijke toestand van het ‘Icehouse’-klimaat in die periode. De ijstijdcycli worden aangedreven door kleine veranderingen in de instraling van de zon op het Noordelijk Halfrond als gevolg van de Milankovitch-variaties. Die worden versterkt door andere klimaat-feedbacks die leiden tot de grote veranderingen van de ene klimaat toestand in de andere.<ref> [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825224000837 Glacial terminations or glacial interruptions? Earth Science Reviews]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Verstoring door de mens =

==== Samenvatting ====
<references />
'''Door menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, nemen de broeikasgassen toe, en raakt de energiebalans van de Aarde verstoord. Er blijft meer warmte in de atmosfeer, wat leidt tot opwarming van de aarde en veranderingen in het klimaat. Dit noemen we het antropogene of versterkte broeikaseffect.'''

Tijdens alle ijstijden van de afgelopen miljoen jaar hebben de elkaar tegenwerkende processen van de koolstofcyclus ervoor gezorgd dat het kooldioxidegehalte in de atmosfeer stabiel bleef op of onder de 300 delen per miljoen (ppm). Op dit moment is dat niveau echter bijna 422 ppm. Dit is niet alleen het hoogste kooldioxidegehalte dat de mensheid ooit heeft meegemaakt, maar het is ook in een ongekend tempo gestegen, als we op geologische tijdschalen kijken. Waar vergelijkbare veranderingen in het verleden duizenden jaren hebben geduurd, hebben we nu te maken met een stijging in een fractie van die tijd.

==== Het is de mens ====
[[Bestand:Indicatoren voor een opwarmende planeet.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]
De gemiddelde temperatuur op Aarde is sinds 1880 met > 1,3 °C gestegen. Sinds 1975 is de opwarming versneld met 0,2 (±0,1) °C per decennium. De maximumtemperaturen op het land stijgen twee keer zo snel, tot meer dan 1,7 °C.

Dat menselijke activiteit de oorzaak is voor de ongekend snelle stijging van de gemiddelde temperatuur op Aarde volgt uit verschillende, onafhankelijke waarnemingen. In de eerste plaats loopt de temperatuurstijging parallel aan de stijging van de CO2-concentratie vanaf het begin van de Industriële Revolutie. (Zie daarvoor: Verdieping: correlatie CO2— temperatuur.) In de tweede plaats laat geochemisch onderzoek van CO2 in de atmosfeer, de oceanen en ijskernen een duidelijk signatuur zien van fossiele brandstoffen. (Zie daarvoor Verdieping: fossiele koolstof herkennen.)<blockquote>'''''“We play Russian roulette with climate [and] no one knows what lies in the active chamber of the gun . . .”'''''<ref> https://www.nature.com/articles/328123a0.epdf </ref></blockquote>Dit kon Wally Broecker nog schrijven in 1987. Inmiddels is veel meer bekend over de gevolgen van het gebruik van fossiele brandstoffen en kunnen voorspellingen worden gedaan over de termijn waarin die plaatsvinden.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

‎</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.<ref>[https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ How do we know that recent CO2 increases are due to human activities? | Real Climate]</ref>

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' energiebalans ===
CO2 en andere broeikasgassen (BKG) komen in kleine hoeveelheden voor in de atmosfeer van onze planeet. Die hebben invloed op de energiebalans van de Aarde.

De temperatuur van een planeet hangt af van de balans tussen inkomende straling en uitgaande straling. Als de inkomende straling groter is dan de uitgaande straling, zal een planeet opwarmen. Als de uitgaande straling groter is dan de inkomende straling, koelt een planeet af. Een planeet zal neigen naar een toestand van stralingsevenwicht, waarin de stralingsenergie van de uitgaande straling gelijk is aan de stralingsenergie van de geabsorbeerde inkomende straling.<ref> [https://cimss.ssec.wisc.edu/wxwise/homerbe.html The Earth's Radiation Energy Balance]</ref>

Wanneer de hoeveelheid invallend zonlicht die door het aardoppervlak of de atmosfeer wordt geabsorbeerd groter is dan de hoeveelheid uitgaande langgolvige straling die naar de ruimte wordt uitgezonden, is er sprake van onbalans. De energie-onbalans is de fundamentele fysische grootheid die de oppervlaktetemperatuur bepaalt.<ref> [https://www.nature.com/articles/nclimate2876 An imperative to monitor Earth's energy imbalance - Nature Climate Change]</ref><ref> [https://essd.copernicus.org/articles/15/1675/2023/ Heat stored in the Earth system 1960–2020: where does the energy go?]</ref>

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.[[Bestand:Earth heat inventory.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />
</blockquote>

= Welke broeikasgassen zijn er? =

=== Samenvatting ===
'''De belangrijkste broeikasgassen zijn kooldioxide (koolzuurgas, CO2), methaan (CH4) en waterdamp. Daarvan is CO2 de belangrijkste. Alle drie komen van nature voor in de atmosfeer en zorgen ervoor dat de Aarde leefbaar is.'''

=== Kooldioxide ===
'''Van nature komt kooldioxide in een kleine concentratie — ~0,03% — voor in de atmosfeer. Groene planten en cyanobacteriën hebben kooldioxide nodig voor hun stofwisseling. Ze zetten het met behulp van zonlicht om in glucose: fotosynthese.'''

Planten en cyanobacterien nemen CO2 uit de atmosfeer op en bouwen het in het lichaam in. CO2 komt weer in de atmosfeer wanneer ze vergaan of worden opgegeten door dieren (uitademen). Opname en uitstoot zijn min of meer in evenwicht: een boom die tijdens zijn leven CO2 opneemt, staat die weer af wanneer hij dood is. Daardoor is de concentratie CO2 in de atmosfeer licht fluctuerend over de geologische tijd.

Desalniettemin wordt op de geologisch lange termijn veel meer CO2 als koolstof vastgelegd in de aardbodem. Het is opgeslagen als dood plantaardig materiaal in veengrond dat, vastgezet in aardlagen, in de loop van miljoenen jaren samengedrukt is tot bruinkool, steenkool en aardgas. In de oceanen wordt koolstof vastgelegd doordat organismen na afsterven naar de bodem zinken. Op de lange duur kunnen die worden omgezet in aardolie en aardgas.

Het is deze enorme koolstofvoorraad die als fossiele brandstof wordt verstookt, waarbij het CO2 weer vrijkomt. Dit verklaart ook waarom er nu op zo'n korte termijn, zoveel CO2 bij kan komen, en waarom dit ongeëvenaard is in de geschiedenis van de Aarde.

<youtube>8KrgPPO1h0A</youtube>

''Veranderingen van de CO2 concentratie over de afgelopen 800.000 jaar. De CO2-waarde in oktober 2024 was 424 ppm (deeltjes per miljoen).<ref> [https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/history.html Trends in CO2 | NOAA Global Monitoring Laboratory]</ref>''

Deze animatie van NOAA zet de huidige toename van de CO2 concentratie in het perspectief van de variaties in de afgelopen 800.000 jaar, de periode van de ijstijden.

De animatie begint met directe observaties van de CO2 concentratie door het Mauna Loa observatorium in Hawaii en een wereldwijd netwerk van andere meetpunten, gevolgd door metingen van CO2 concentraties in ijskernen van Antarctica.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Fossiele brandstoffen ===
'''De toename van CO2 in de atmosfeer is het gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen. Natuurlijke processen hebben daar nauwelijks aan bijgedragen. De Industriële Revolutie is de start van die toename, die vanaf ongeveer 1950 steeds sterker werd.'''

Fossiele brandstoffen en hun uitstoot zijn een universele verspilling van energie. Om precies te zijn: ongeveer 67% van de totale energie van alle gebruikte fossiele brandstoffen gaat verloren in de atmosfeer als kooldioxide, andere oxiden, waterdamp en warmte. Slechts de resterende 33% van de energie wordt daadwerkelijk gebruikt om dingen aan te drijven, te transporteren en te verwarmen.
[[Bestand:Toename broeikasgassen sinds 1850.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Uitstoot van kooldioxide (CO₂) door fossiele brandstoffen en industrie. Veranderingen in landgebruik zijn inbegrepen.''<ref>[https://ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions Greenhouse gas emissions | Our World in Data]</ref>]]

In december 2024 was de concentratie ~425 ppm.<ref>[https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/?intent=121 Carbon Dioxide LATEST MEASUREMENT | NASA]</ref> Sinds het begin van het industriële tijdperk in de 18e eeuw hebben menselijke activiteiten de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer met 50% doen toenemen. Dat betekent dat de hoeveelheid CO₂ nu 150% is van de waarde in 1750. Deze door de mens veroorzaakte stijging is groter dan de natuurlijke stijging aan het einde van de laatste ijstijd, 20.000 jaar geleden, de laatste grote, natuurlijke opwarming.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

==== Sinds de Industriële Revolutie ====
[[Bestand:Annual CO2 emissions.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Jaarlijkse kooldioxide (CO2) uitstoot door gebruik van fossiele brandstoffen en industrie vanaf 1750. Veranderingen in landgebruik zijn niet meegerekend.''<ref> [https://ourworldindata.org/co2-emissions CO₂ emissions | Our World in Data]</ref>]]
De uitstoot was 36,8 miljard ton in 2023, 1,1% meer dan het jaar ervoor. In minder dan 200 jaar heeft de mens de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer verhoogd tot 425 ppm; de pre-industriële waarde was 278 ppm. Dit is de belangrijkste oorzaak van de huidige opwarming van de Aarde.<ref> [https://globalcarbonbudget.org/fossil-co2-emissions-at-record-high-in-2023/ Fossil CO2 emissions at record high in 2023 - Global Carbon Budget]</ref>

De uitstoot van fossiele CO2 daalt in sommige regio's, waaronder Europa en de VS, maar stijgt over het algemeen — en wetenschappers zeggen dat wereldwijde actie om fossiele brandstoffen terug te dringen niet snel genoeg gaat om gevaarlijke klimaatverandering te voorkomen.

Het beste beschikbare bewijs laat zien dat de opwarming waarschijnlijk min of meer zal stoppen zodra de uitstoot van kooldioxide (CO2) nul is, wat betekent dat de mens de macht heeft om de toekomst van het klimaat te kiezen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.<ref> [https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1256273/full Michael Mann: Warming ends when carbon pollution stops | Frontiers]</ref><ref>[https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1327653/full H Damon Matthews : How much additional global warming should we expect from past CO2 emissions? | Frontiers]/</ref>

Dat is in overeenstemming met IPCC scenario RCP2.6 met ambitieus klimaatbeleid. Onzekere factoren die samenhangen met omslagpunten, zoals het dooien van de permafrost, kunnen voor een verdere stijging van 0,2 tot 0,3 °C zorgen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.

Voor een uitleg over het effect van nul-emissie zie het artikel in Carbon Brief: ''Explainer: Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached?''<ref> [https://www.carbonbrief.org/explainer-will-global-warming-stop-as-soon-as-net-zero-emissions-are-reached/ Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached]</ref>

Er zijn aanwijzingen dat de gezamenlijke werking van albedo, koolstof uit ontdooiende permafrost (zowel als CH4 als CO2) en waterdamp in warme lucht er samen voor zorgen dat de temperatuur hoog blijft, zelfs als de CO2-concentratie afneemt. Dat betekent dat de klimaatverandering die al heeft plaatsgevonden moeilijk ongedaan te maken zal zijn zonder grootschalige netto negatieve emissies. <ref>[https://www.nature.com/articles/s41598-020-75481-z Jorgen Randers, Ulrich Goluke: An earth system model shows self-sustained thawing of permafrost even if all man-made GHG emissions stop in 2020 | Nature]</ref>

Om het klimaat te stabiliseren, moet de uitstoot van broeikasgassen stoppen. Daling van het CO2-niveau en daling van de temperatuur vraagt om andere maatregelen. <ref>
[https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007GL032388 H. Damon Matthews, Ken Caldeira: Stabilizing climate requires near-zero emissions | GRL]</ref> Zie daarvoor: Mitigatie.
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== Cementproductie ===
De cementindustrie is de tweede belangrijkste oorzaak van het stijgende kooldioxidegehalte op Aarde. Een ander nadeel is dat beton wordt gebruikt om harde oppervlakken te creëren die verhinderen dat regenwater door de bodem wordt opgenomen. Dat vergroot de kans op bodemerosie, watervervuiling en overstromingen.<ref> [https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_impact_of_concrete Environmental impact of concrete | Wikipedia]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/s41467-023-43660-x Projecting future carbon emissions from cement production in developing countries | Nature]</ref>

Bij de productie van cement komt kooldioxide vrij. Dit komt doordat calciumcarbonaat (CaCO3) wordt afgebroken wanneer het wordt verhit, waarbij kooldioxide (CO2) en ongebluste kalk (CaO) worden gevormd. Er wordt ook veel energie gebruikt, vooral uit de verbranding van fossiele brandstoffen. De cementproductie is goed voor ongeveer 1,6 miljard ton kooldioxide per jaar — ongeveer 8% van de wereldwijde CO2-uitstoot.<ref>[https://ourworldindata.org/grapher/annual-co2-cement Annual CO₂ emissions from cement | Our World in Data]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Waterdamp ===
Sommige mensen — met name klimaatsceptici — denken dat waterdamp de belangrijkste oorzaak is van de huidige opwarming van de Aarde, maar dat is een omdraaiing van oorzaak en gevolg. Waterdamp neemt toe naarmate de Aarde warmer wordt, maar dit betekent niet dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming. Waterdamp versterkt de opwarming door andere broeikasgassen.<ref>[https://science.nasa.gov/earth/climate-change/steamy-relationships-how-atmospheric-water-vapor-amplifies-earths-greenhouse-effect/ Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Amplifies Earth’s Greenhouse Effect | NASA]</ref>
[[Bestand:Waterdamp broeikasgas.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Het mechanisme van de positieve terugkoppeling van waterdamp in de atmosfeer. Bron: NASA and NOAA Historic NWS Collection.'']]
Wanneer broeikasgassen zoals kooldioxide en in de atmosfeer methaan toenemen, stijgt de temperatuur op Aarde. Hierdoor neemt de verdamping boven water- en landoppervlakken toe. Warmere lucht kan meer vocht vasthouden (7% meer voor elke graad opwarming), dus komt er meer waterdamp in de lucht. De reden is dat waterdamp niet zo gemakkelijk condenseert en als neerslag uit de atmosfeer valt als bij lagere temperaturen. De waterdamp absorbeert net als kooldioxide en methaan de warmte die vanaf de Aarde wordt uitgestraald, waardoor de atmosfeer verder opwarmt en er nog meer waterdamp ontstaat.

Dit is een positieve terugkoppeling die het broeikaseffect versterkt. Geschat wordt dat dit effect meer dan het dubbele is van de opwarming die zou plaatsvinden door de toename van kooldioxide alleen.

De verklaring hiervoor is dat broeikasgassen in de droge lucht in de atmosfeer — kooldioxide, methaan, lachgas, ozon en chloorfluorkoolwaterstoffen — '''niet-condenseerbare''' gassen zijn. Niet-condenseerbare gassen kunnen (onder natuurlijke, aardse omstandigheden) niet vloeibaar worden, zelfs bij de zeer koude temperaturen aan de bovenkant van de troposfeer, op de grens van de stratosfeer. Terwijl de atmosferische temperaturen veranderen, blijft de concentratie van niet-condenseerbare gassen stabiel, tenzij menselijke activiteiten hun concentratie verhogen.

Waterdamp daarentegen is een '''condenseerbaar''' broeikasgas — het kan van een gas in een vloeistof veranderen. De concentratie is afhankelijk van de temperatuur van de atmosfeer. Hierdoor is waterdamp het enige broeikasgas waarvan de concentratie toeneemt ''door de'' opwarming van de atmosfeer, waardoor de atmosfeer nog meer opwarmt. Als andere terugkoppelingen worden meegerekend, is de totale opwarming door een potentiële verandering van 1°C veroorzaakt door CO2 in werkelijkheid wel 3°C.

Als niet-condenseerbare broeikasgassen niet zouden toenemen, zou de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer onveranderd zijn ten opzichte van het niveau van voor de Industriële Revolutie.

Een uitvoerige bespreking van de klimaatmythe dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming en niet kooldioxide en andere door de mens uitgestoten broeikasgassen, vind je op de site van Skeptical Science.<ref>[https://skepticalscience.com/water-vapor-greenhouse-gas.htm Explaining how the water vapor greenhouse effect works | Skeptical Sc8ence]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Methaan ===
Methaan, CH4, draagt aanzienlijk bij aan de opwarming van de Aarde en is verantwoordelijk voor ongeveer 30% van de klimaatverandering sinds het pre-industriële tijdperk. Over een periode van 100 jaar is het 28 keer effectiever dan kooldioxide in het vasthouden van warmte en 84 keer effectiever over een periode van 20 jaar. <ref>[https://www.usgs.gov/news/featured-story/climate-warming-likely-cause-large-increases-wetland-methane-emissions Climate Warming is Likely to Cause Large Increases in Wetland Methane Emissions | USGS]</ref><ref> [https://energy.ec.europa.eu/topics/carbon-management-and-fossil-fuels/methane-emissions_en Methane Emissions | European Commission]</ref>

Methaanemissies zijn voornamelijk het gevolg van menselijke activiteiten, onder andere kolenmijnen, aardgaslekken, afvalwaterzuiveringsinstallaties, scheten en oprispingen van herkauwers zoals koeien, schapen en geiten, rottend organisch afval op stortplaatsen, en termietenheuvels. (Zelfs lactose-intolerante familieleden dragen in minieme hoeveelheden bij aan deze uitstoot!) <ref>[https://climate.mit.edu/ask-mit/how-much-does-natural-gas-contribute-climate-change-through-co2-emissions-when-fuel-burned How much does natural gas contribute to climate change through CO2 emissions when the fuel is burned, and how much through methane leaks? | MIT Climate Portal]</ref>

Methaan wordt in de atmosfeer snel omgezet in kooldioxide en draagt op die manier bij aan het broeikaseffect.<ref>[https://theconversation.com/i-was-an-exxon-funded-climate-scientist-49855 I was an Exxon-funded climate scientist | The Conversation]</ref>

Andere bronnen van methaanuitstoot zijn uitdrogende veenmoerassen en ontdooiende permafrost (= permanent bevroren bodem).<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Basislijn ‘Parijs’ ===

De Overeenkomst van Parijs definieert “pre-industriële” niveaus niet expliciet, wat leidt tot verschillende interpretaties. Over het algemeen wordt de periode 1850-1900 gebruikt als basislijn, die het begin van de uitstoot van broeikasgassen door de industriële revolutie weergeeft. Sommige onderzoekers beweren echter dat een eerdere periode, zoals 1720-1800, een nauwkeurigere basislijn kan zijn vanwege lagere concentraties broeikasgassen en natuurlijke klimaatvariabiliteit in die tijd. Het IPCC heeft in zijn rapporten ook verwezen naar 1750 als pre-industriële marker.<ref> https://www.climate-lab-book.ac.uk/2017/defining-pre-industrial/ </ref><blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': Correlatie CO2 — temperatuur ===
[[Bestand:Surface temperature CO2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Gemiddelde oppervlaktetemperatuur en concentratie van kooldioxide (CO2) in de atmosfeer 1850-2023). Bron: NOAA.'']]
Gedurende de geschiedenis van de Aarde hebben natuurlijke oorzaken, zoals astronomische variaties (variaties in de stand van de aardas en de baan van de Aarde om de zon) en vulkanisme, geleid tot schommelingen in de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer. Deze waren de drijvende kracht achter natuurlijke klimaatveranderingen, zoals ijstijden en warmere periodes.
[[Bestand:CO2 Antarctic temperature.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Correlatie van kooldioxideconcentratie en temperatuur. Gegevens van ijskernen in Antarctica. Bron: NASA. Grafieken door Robert Simmon van data uit Lüthi et al., 2008, en Jouzel et al., 2007.''<ref>[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle/page4.php Changes in the Carbon Cycle | NASA]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature06949 High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present | Nature]</ref><ref>[https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.1141038 Orbital and Millennial Antarctic Climate Variability over the Past 800,000 Years | Science]</ref>]]
De hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer is de afgelopen 800.000 jaar nauw gecorreleerd met de temperatuur. Oorspronkelijk werden temperatuurveranderingen veroorzaakt door astronomische variaties, maar verhoogde temperaturen leidden tot het vrijkomen van CO₂ in de atmosfeer, wat de opwarming verder versnelde. Gegevens uit ijskernen op Antarctica bevestigen deze lange-termijn correlatie, tot ongeveer 1900.<ref>[https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/ A Graphical History of Atmospheric CO2 Levels Over Time | Earth.Org]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature10915 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation | Nature]</ref>

Wanneer we nog verder teruggaan in de tijd, zien we dezelfde correlatie tussen CO₂-concentratie in de atmosfeer en de oppervlaktetemperatuur op Aarde. Wanneer CO2 laag is, is de Aarde koud, wanneer die hoog is, is de Aarde warm of zelfs heet, met temperaturen variërend van 11 tot 36 °C. CO₂ is de belangrijkste aandrijving van het klimaat. Dat blijkt uit een analyse die geologische gegevens tot 485 miljoen jaar geleden combineert met modelonderzoek. De studie laat verder zien dat de temperatuur over de afgelopen 2 miljoen jaar gemiddeld 15 °C was, met schommelingen niet groter dan 5 °C.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>

Het team verzamelde meer dan 150.000 schattingen van de temperatuur in de oudheid, berekend op basis van vijf verschillende chemische indicatoren voor temperatuur die bewaard zijn in fossiele schelpen en andere soorten organisch materiaal. Hun collega's van de Universiteit van Bristol maakten meer dan 850 modelsimulaties van hoe het klimaat op aarde er in verschillende perioden in het verre verleden uit zou kunnen hebben gezien op basis van de positie van de continenten en de samenstelling van de atmosfeer. De onderzoekers combineerden vervolgens deze twee groepen gegevens om de meest nauwkeurige curve te maken van hoe de temperatuur op aarde de afgelopen 485 miljoen jaar heeft gevarieerd.
Het huidige klimaat is veel koeler en met matiger temperatuurvariaties dan in het grootste deel van daaraan voorafgaande tijd. Echter, de huidige opwarming gaat in een tempo dat vele malen sneller is dan ooit in de lange aardgeschiedenis. Eerdere episoden van snelle opwarming gingen vaak gepaard met massale uitsterving.
<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Gevoeligheid ===
Uit nieuw onderzoek blijkt dat de temperatuur van de atmosfeer mogelijk gevoeliger is voor de CO₂-concentratie dan eerder werd aangenomen. Een verdubbeling van de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer zou volgens deze studie kunnen leiden tot een temperatuurstijging van 7 tot wel 14 graden Celsius.<ref> [https://www.nioz.nl/en/news/co2-puts-heavier-stamp-on-temperature-than-thought CO2 puts heavier stamp on temperature than thought | NIOZ]</ref>

Deze bevindingen komen uit de analyse van bodemmateriaal uit de Stille Oceaan, nabij de kust van Californië, uitgevoerd door onderzoekers van NIOZ en de universiteiten van Utrecht en Bristol.<ref> [https://www.nature.com/articles/s41467-024-47676-9 Continuous sterane and phytane δ13C record reveals a substantial pCO2 decline since the mid-Miocene | Nature]</ref>

"De geconstateerde temperatuurstijging is aanzienlijk groter dan de 2,3 tot 4,5 graden waar het VN-klimaatpanel, het IPCC, tot nu toe rekening mee hield," aldus Caitlyn Witkowski, de hoofdauteur van het artikel. De door deze onderzoekers gevonden waarde van de klimaatgevoeligheid komt overeen met de 8 °C bij een verdubbeling van CO2 die ander onderzoek opleverde.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Levensduur van CO2 in de atmosfeer ===
Klimaatsceptici voeren vaak aan dat CO2 niet kan bijdragen aan de opwarming, omdat het maar kort in de atmosfeer blijft. Dat argument wordt weerlegd op de site skepticalscience.com.

De redenering van klimaatsceptici gaat als volgt:

# Voorspellingen voor het Global Warming Potential (GWP) door het IPCC gaan over het opwarmende effect van CO2 op verschillende tijdschalen; 20, 100 en 500 jaar.
# Maar CO2 heeft slechts een levensduur van 5 jaar in de atmosfeer.
# Daarom kan CO2 niet de opwarming op lange termijn veroorzaken die het IPCC voorspelt.

Deze bewering is onjuist. (A) is waar. (B) is ook waar. Maar B is irrelevant en misleidend, dus daaruit volgt niet dat C daarom waar is. Dit is de bekende drogredenering ''non sequitur''.

De bewering hangt af van wat levensduur betekent. Om dit te begrijpen, moeten we eerst begrijpen wat een boxmodel is. In een milieu context worden systemen vaak beschreven door vereenvoudigde box modellen. Een eenvoudig voorbeeld (uit de schooltijd) van de watercyclus heeft slechts 3 boxen: wolken, rivieren en de oceaan.

In de woordenlijst van het 4e IPCC-Assessment Report heeft “levensduur” verschillende betekenissen. De meest relevante is:<blockquote>Omlooptijd (T) (ook wel globale atmosferische levensduur genoemd) is de verhouding tussen de massa M van een reservoir (bijvoorbeeld een gasvormige verbinding in de atmosfeer) en de totale verwijderingssnelheid S uit het reservoir: T = M / S. Voor elk verwijderingsproces kunnen afzonderlijke omlooptijden worden gedefinieerd. In de bodemkoolstof biologie wordt dit de gemiddelde verblijftijd genoemd.</blockquote>Met andere woorden, de verblijftijd is de gemiddelde tijd die een individueel deeltje doorbrengt in een bepaalde box. Het wordt berekend als de grootte van de box (reservoir) gedeeld door de totale stroomsnelheid in (of uit) een box.

[[Bestand:Levensduur CO2 atmosfeer.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Dit diagram van de koolstofcyclus toont de opslag en jaarlijkse uitwisseling van koolstof tussen de atmosfeer, de hydrosfeer en de geosfeer in gigaton - of miljarden tonnen - koolstof (GtC). Het verbranden van fossiele brandstoffen door mensen voegt ongeveer 5,5 GtC koolstof per jaar toe aan de atmosfeer.'']]In het bovenstaande diagram van de koolstofcyclus zijn er twee reeksen getallen. De zwarte getallen geven de grootte van de box aan, in gigaton koolstof (GtC). De paarse getallen zijn de fluxen (of stroomsnelheid) van en naar een box in gigaton koolstof per jaar (Gt/j).

Even snel tellen leert dat er elk jaar ongeveer 200 Gt C de atmosfeer verlaat en binnenkomt. Bij een eerste benadering kunnen we, gezien de grootte van het reservoir van 750 Gt, uitrekenen dat de verblijftijd van een gegeven molecuul CO2 750 Gt C / 200 Gt C . y-1 = ongeveer 3-4 jaar. Zorgvuldig tellen van de bronnen (aanvoer) en putten (afvoer) laat echter zien dat er een netto onbalans is; koolstof in de atmosfeer neemt toe met ongeveer 3,3 Gt per jaar.

Het is waar dat een individuele CO2-molecuul een korte verblijftijd heeft in de atmosfeer. Maar wanneer een CO2-molecuul de atmosfeer verlaat, ruilt het in de meeste gevallen gewoon van plaats met een molecuul in de oceaan. Het opwarmingsvermogen van CO2 heeft dus weinig te maken met de verblijftijd van individuele CO2 moleculen in de atmosfeer.

Wat echt bepalend is voor het opwarmingsvermogen is hoe lang de extra CO2 in de atmosfeer blijft. CO2 is in wezen chemisch inert in de atmosfeer en wordt alleen verwijderd door biologische opname en door het oplossen in de oceaan. Biologische opname (met uitzondering van de vorming van fossiele brandstoffen) is koolstofneutraal: Elke boom die groeit zal uiteindelijk sterven en ontbinden, waarbij CO2 vrijkomt. (Ja, er is misschien wat winst te behalen door herbebossing, maar die is waarschijnlijk klein vergeleken met de uitstoot van fossiele brandstoffen).

Het oplossen van CO2 in de oceanen gaat snel, maar het probleem is dat de bovenkant van de oceaan “vol raakt” en de bottleneck is dus de overdracht van koolstof van het oppervlaktewater naar de diepe oceaan. Deze overdracht wordt grotendeels bepaald door de lange omlooptijd van de oceaan van 500-1000 jaar. Daarom is een tijdschaal voor het CO2 opwarmingspotentieel tot 500 jaar heel redelijk.<blockquote>'''Bronnen''':

[https://skepticalscience.com/co2-residence-time.htm CO2 emissions change our atmosphere for centuries]

[https://archive.ipcc.ch/pdf/glossary/ar4-wg1.pdf IPCC AR4 Annex I Glossary]

[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle The Carbon Cycle]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Methaan, krachtig broeikasgas ===
[[Bestand:Global methane budget 2010-2019.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Bron: Global Carbon Project''<ref>[https://www.globalcarbonproject.org/methanebudget/index.htm Global Methane Budget | The Global Carbon Project]</ref>]]
Bij het vergelijken van de effecten van methaan (CH4) en kooldioxide (CO2) zijn twee dingen belangrijk. Ten eerste is methaan een veel krachtiger broeikasgas dan kooldioxide. Ten tweede is de verblijftijd in de atmosfeer veel korter voor methaan dan voor kooldioxide, omdat methaan vrij snel wordt omgezet naar kooldioxide. Als gevolg daarvan neemt de bijdrage van methaanemissies in het verleden aan de opwarming van de aarde in de loop van de tijd af, simpelweg omdat deze emissies geleidelijk door natuurlijke processen uit de atmosfeer worden verwijderd.

Over een periode van 100 jaar kan dezelfde hoeveelheid methaan als kooldioxide de Aarde ongeveer 30 keer meer opwarmen. Over een periode van alleen de eerste twintig jaar na uitstoot is het aardopwarmingsvermogen van methaan meer dan 80 keer zo groot als dat van een gelijke hoeveelheid kooldioxide. Hoe langer de toekomstige tijdschaal, hoe lager de impact van methaan dat al in de atmosfeer is vrijgekomen. De andere kant van het verhaal is dat als je de opwarming van de aarde snel wilt afremmen, een vermindering van de methaanuitstoot heel effectief is.

Meer informatie over het methaanbudget, en het verminderen van de effecten van de toenemende methaanuitstoot is te vinden op de site Global Methane Budget 2000–2020 en een artikel in Environmental Research Letters.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-115/ Global Methane Budget 2000–2020 Global Methane Budget 2000–2020 | Earth System Science Data]</ref><ref> [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ad6463 Human activities now fuel two-thirds of global methane emissions | Environmental Research Letters]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': lachgas ===
Lachgas (N2O) is een krachtig broeikasgas, en de uitstoot ervan neemt al decennia toe, voornamelijk door mestproductie en het gebruik van kunstmest. Wanneer we spreken over de stikstofcrisis, gaat het vaak over stikstofverbindingen die de bodem en het oppervlaktewater, zoals sloten, rivieren, meren en oceanen, vervuilen. Deze stikstof komt uit dierlijke mest, kunstmest of wordt uitgestoten door auto's, fabrieken en de verbranding van biomassa, en schaadt de biodiversiteit.

Het stikstofprobleem is echter breder dan dat. Bacteriën en chemische processen in de bodem en het water zetten een deel van deze stikstofverbindingen om in lachgas, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron''': [https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ RealClimate: How do we know that recent CO2 increases are...]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Welke broeikasgassen dragen hoeveel bij? ===
[[Bestand:Physical drivers of climate change.png|gecentreerd|miniatuur]]
Deze grafiek toont de belangrijkste broeikasgassen: kooldioxide (CO₂), methaan (CH4) en waterdamp (H2O), en hun bijdrage aan de opwarming van de atmosfeer, gemeten in graden Celsius. Zonder deze gassen zou de aarde een onleefbare, ijskoude planeet zijn.

Er zijn natuurlijke bronnen van kooldioxide in de atmosfeer, zoals de uitstoot van gassen uit de oceaan, ontbindende vegetatie en andere biomassa, vulkaanuitbarstingen, natuurlijk voorkomende bosbranden en zelfs oprispingen van herkauwende dieren. Deze natuurlijke bronnen van kooldioxide worden gecompenseerd door ‘sinks’, zoals fotosynthese door planten op het land en in de oceaan, directe absorptie in de oceaan en de vorming van bodems en veen.

Zwaveldioxide, stikstofoxiden en aerosolen stimuleren de wolkenvorming, wat een afkoelend effect op de atmosfeer heeft. Het nettoresultaat van broeikasgasuitstoot en wolkenvorming is echter een opwarming van de atmosfeer.<blockquote>'''Bron''': [https://science2017.globalchange.gov/chapter/2/ Climate Science Special Report: Physical Drivers of Climate Change]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Vulkanen ===
Vulkanen zijn een andere bron van CO2. Vulkanen kunnen van invloed zijn op klimaatverandering. Bij een grote explosieve uitbarsting worden veel vulkanisch gas, aerosoldruppels en as de stratosfeer in gestuurd. De meeste as die terug op aarde valt, wordt binnen enkele dagen of weken afgevoerd en heeft dus niet veel effect op klimaatverandering. Gassen zoals zwaveldioxide die vrijkomen door vulkanen kunnen echter wereldwijde afkoeling veroorzaken, terwijl vulkanische koolstofdioxide, dat een broeikasgas is, de opwarming van de aarde kan bevorderen.

In het geologische verleden hebben ze, naast andere factoren, bijgedragen aan klimaatverandering. De hoeveelheid CO2 die individuele vulkanen uitstoten, valt echter in het niet bij wat er nu de atmosfeer in gaat. Alle vulkanen die in deze tijd op de planeet actief zijn, stoten minder dan één procent van de kooldioxide uit die menselijke activiteiten veroorzaken. (Zie ook de grafiek in Verdieping: Verder terug in de tijd.)

Een uitzondering hierop vormen grote, zg. ‘flood basalt events’. Dat zijn langdurige perioden van uitvloeien van lava over enorme gebieden waarbij ook kooldioxide in grote hoeveelheden vrijkomt. Die gebeurtenissen hebben in het verleden invloed gehad op het klimaat en het uitsterven van soorten. Het belangrijkste effect lijkt te zijn het vertragen van het herstel na een broeikas opwarming. De laatste van deze gebeurtenissen vond tientallen miljoenen jaren geleden plaats. Op dit moment is daarvan geen sprake.<ref>[https://www.nature.com/articles/s41561-024-01574-3 Cryptic degassing and protracted greenhouse climates after flood basalt events | Nature Geoscience]</ref>

Dat weerlegt dan ook de claim van sommige klimaatsceptici dat de uitstoot door fossiele brandstoffen lager is dan die door vulkanen.<ref>[https://skepticalscience.com/volcanoes-and-global-warming.htm Do volcanoes emit more CO2 than humans? | Skeptical Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofputten (‘carbon sinks’) ===
De verklarende woordenlijst van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) definieert koolstofputten (carbon sink) als “Een reservoir (natuurlijk of menselijk, in bodem, oceaan en planten) waar een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas wordt opgeslagen. Merk op dat UNFCCC artikel 1.8 naar een put verwijst als elk proces, activiteit of mechanisme dat een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert." (IPCC, n.d.).

Een '''koolstofput''' is een natuurlijk of kunstmatig koolstofvastlegging (''sequestration'') proces dat een broeikasgas, een aërosol of een precursor van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert. Deze putten vormen een belangrijk onderdeel van de natuurlijke koolstofcyclus. Een overkoepelende term is '''koolstofreservoir''', dat zijn alle plaatsen waar koolstof op Aarde kan zijn, dus de atmosfeer, oceanen, bodem, flora, reservoirs van fossiele brandstoffen enzovoort. Een koolstofput is een soort koolstofreservoir dat het vermogen heeft om meer koolstof uit de atmosfeer op te nemen dan er vrijkomt.
[[Bestand:Koolstofputten.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Werking van koolstofputten (carbon sinks).''<ref name=":0">[https://xcaliburmp.com/solution/smart-natural-carbon-sink/ Natural Carbon Sink - Xcalibur Smart Mapping]</ref>]]De oceanen zijn verreweg de grootste koolstofput. Phytoplankton (plantaardig plankton) verwerkt door fotosynthese een deel van de kooldioxide uit de atmosfeer de rest wordt opgenomen in het oceaanwater en zorgt daar voor een toename van de zuurgraad. Zie Oceaanverzuring.[[Bestand:Carbon Storage in Earths Ecosystems.jpg|gecentreerd|miniatuur|799x799px|''Koolstofbronnen en -putten op land.''<ref name=":0" />]]Bossen spelen een belangrijke rol bij de regulering van het klimaat. Ze absorberen koolstof, in de vorm van kooldioxide, uit de atmosfeer en slaan die op. Koolstof wordt op drie manieren opgeslagen. In levende biomassa zoals bladeren, takken, boomstammen en wortels. In dode biomassa, houtresten en bladstrooisel. In de bodem. Een groot deel van de koolstof lekt weer terug naar de atmosfeer, als gevolg van ontbossing, bosbranden en andere verstoring.

Wetlands, veenmoerassen, getijdegebieden en mangrovebossen, vormen de grootste koolstofput op land. Ook daar zien we een sterke achteruitgang van het vermogen om als koolstofput te functioneren.<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofcyclus ===
[[Bestand:Annual Carbon Emissions and their Partitioning.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Ontwikkeling van de jaarlijkse koolstofuitstoot en -reservoirs vanaf 1850. Gecombineerde componenten van het mondiale koolstofbudget als functie van de tijd, voor fossiele CO2-emissies. In het eerste diagram (a) staan jaarlijkse schattingen van elke flux (in Gt C jr-1) en in het tweede diagram (b) de cumulatieve flux (de som van alle voorgaande jaarlijkse fluxen, in Gt C) sinds het jaar 1850. Koolstofputten tellen niet precies op tot de som van de emissies, wat resulteert in een budgettaire onbalans (BIM) die wordt weergegeven door het verschil tussen de onderste rode lijn (die de totale emissies weerspiegelt) en de som van de koolstoffluxen in de oceaan, op het land en in de atmosfeer.'']]
De grafiek laat zien dat het grootste deel van de CO₂-uitstoot wordt opgenomen door natuurlijke CO₂-reservoirs (‘sinks’), zoals plantengroei en de bodem (Land sink) en oceanen (Ocean sink). Deze kunnen echter ook broeikasgassen vrijgeven wanneer de aarde door niet-natuurlijke oorzaken opwarmt, wat het broeikaseffect versterkt. Vanaf ongeveer 1950 is de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer versneld toegenomen (Atmospheric growth). De ‘sinks’ hebben onvoldoende capaciteit om de uitstoot van broeikasgassen op te nemen.
[[Bestand:Global_carbon_cycle.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Schematische weergave van de totale verstoring van de mondiale koolstofcyclus door antropogene activiteiten, wereldwijd gemiddeld voor het decennium 2013-2022. De antropogene verstoring vindt plaats boven op een actieve koolstofcyclus, met fluxen en voorraden op de achtergrond.''<ref>[https://essd.copernicus.org/articles/15/5301/2023/ Global Carbon Budget 2023 | Earth System Science Data]]</ref>]]

Deze inventarisatie in 2023 van de koolstofcyclus (die vanaf 2011 jaarlijks wordt geüpdatet) geeft aan dat de wereldwijde fossiele CO2-uitstoot (inclusief de opname door cement) verder zal toenemen tot 1,4% boven het niveau van vóór de pandemie van 2019. De auteurs berekenen het resterende koolstofbudget voor een 50% waarschijnlijkheid om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5, 1,7 en 2 °C. Die is gereduceerd tot respectievelijk 75 Gt C (275 Gt CO2), 175 Gt C (625 Gt CO2) en 315 Gt C (1150 Gt CO2) vanaf begin 2024. Uitgaande van de emissieniveaus van 2023 komt dat overeen met ongeveer 7, 15 en 28 jaar.
[[Bestand:Componenten mondiale koolstofbudget.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De 2013-2022 tienjaarsgemiddelde componenten van het mondiale koolstofbudget, gepresenteerd voor '''(a)''' fossiele CO2-emissies (EFOS), '''(b)''' emissies door veranderingen in landgebruik (ELUC), '''(c)''' de CO2-sink in de oceaan (SOCEAN), en '''(d)'''de CO2-sink op het land (SLAND). Positieve waarden voor EFOS en ELUC staan voor een flux naar de atmosfeer, terwijl positieve waarden voor SOCEAN en SLAND staan voor een flux van de atmosfeer naar de oceaan of het land (koolstofput). In alle panelen staan de gele en rode kleuren voor een bron (flux van het land of de oceaan naar de atmosfeer) en de groene en blauwe kleuren voor een sink (flux van de atmosfeer naar het land of de oceaan). Alle eenheden zijn in kilogram koolstof per vierkante meter per jaar (kg C m-2 jr-1).'']]
In de historische periode 1850-2022 was 31 % van de historische emissies afkomstig van veranderingen in landgebruik en 69 % van fossiele emissies. De emissies van fossiele brandstoffen zijn sinds 1960 echter aanzienlijk toegenomen, terwijl veranderingen in landgebruik dat niet hebben gedaan, en daarom was de bijdrage van veranderingen in landgebruik aan de totale antropogene emissies in recente perioden kleiner (18% in de periode 1960-2022 en tot 12% in de periode 2013-2022).

Stijging van de zeewatertemperatuur kan ertoe leiden dat de oceanen minder CO2 kunnen opnemen. Op het land veroorzaken droogte en natuurbranden een afname van de CO2 opname capaciteit van de bodem. Beide hebben een toename van CO2 in de atmosfeer tot gevolg.<ref>[https://academic.oup.com/nsr/article/11/12/nwae367/7831648 Low latency carbon budget analysis reveals a large decline of the land carbon sink in 2023 | National Science Review]</ref>

Een groot internationaal team publiceert jaarlijks een update van de wereldwijde koolstofbalans. De meest recente is die voor 2024.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-519/ Global Carbon Budget 2024 | Earth System Science Data]</ref>
‎<blockquote>'''Bronnen:'''
‎<references /> </blockquote>

Wat is klimaatverandering?

2025-01-31T09:10:51Z

NoraW: /* Verstoring door de mens */

== Samenvatting ==
'''Het klimaat is één van de [http://www.klimaatwiki.org/index.php/Extreme_urgentie#De_grenzen_van_onze_planeet negen planetary boundaries] die sinds ongeveer 1990 voorbij de veilige limiet is. De gevolgen van het overschrijden van die grens zijn maar ten dele terug te draaien en dan ook nog pas op de lange termijn.'''

'''Dit hoofdstuk bespreekt de verschillen tussen weer en klimaat, het natuurlijke broeikaseffect, broeikasgassen, het door de mens veroorzaakte versterkte broeikaseffect, en de invloedrijke weersverschijnselen El Niño en El Niña.'''

'''Deze grafiek, gepubliceerd door het KNMI, vat het verhaal van deze wiki samen. Hij laat zien hoe de gemiddelde temperatuur op Aarde sinds de Industriële Revolutie is gestegen parallel met de stijging van de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer. In verschillende hoofdstukken wordt uitgelegd wat daarvan de oorzaken en gevolgen zijn en wat eraan kan worden gedaan om de schade te beperken.'''
[[Bestand:Klimaatgrafiek KNMI.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|Temperatuur en CO2-concentratie sinds het begin van de jaartelling. Bron: KNMI.]]

== Weer en klimaat ==
'''Weersverandering en klimaatverandering worden nogal eens met elkaar verward: ''“Hoezo opwarming van de Aarde? Kijk naar buiten. Het sneeuwt en het is heel koud.”'' Vaak is zo’n opmerking een bewuste keuze om een zinvol gesprek te frustreren. Hoe het ook zij, het is goed om het verschil tussen weer en klimaat scherp te hebben.'''

Op de site https://earth.nullschool.net/ vind je animaties van de actuele weersituatie: temperatuur, luchtdruk, wind, zeestromingen, chemie en nog veel meer.

<youtube>obsw9qiBnjo</youtube>

==== Weer ====
Weer is wat je buiten voelt op een specifieke dag: warm, koud, regen, zon, wind, enzovoort. Het verandert snel, soms zelfs binnen een uur. Het weer — temperatuur, neerslag, wind — is op elke plaats en op elk moment anders.

Tegelijkertijd is het weer ook in zekere mate voorspelbaar: de dagen in de wintermaanden zijn kouder, grauwer en donkerder, dan in de zomer. In gebieden ver van zeeën en oceanen zijn deze verschillen groter dan in Nederland, dicht bij de zee. Nederland heeft een zeeklimaat, Rusland een landklimaat.

==== Klimaat ====
Klimaat gaat over het ''gemiddelde'' weer in een ''gebied'' over een ''lange periode'', meestal wordt daarvoor 30 jaar gekozen of meer. Klimaat geeft een idee van wat voor soort weer je meestal kunt verwachten in een seizoen of jaar.

== Klimaatverandering ==
Klimaatverandering is dus de verandering van de gemiddelde weersomstandigheden over een langere periode in een bepaalde regio. Klimaat zegt daarmee ook iets over de kans dat een bepaald weertype op een bepaalde plaats en op een bepaalde tijd voorkomt.

Je kunt dus nooit zeggen dat extreme regenbuien (het weer op moment X op plaats Y) het gevolg zijn van klimaatverandering, tenminste niet op dezelfde manier als zeggen dat het glas dat op de grond valt het gevolg is van je hand die het van de tafel duwt. Immers het klimaat is de samenvatting van vele jaren weersverschijnselen. Je kunt wel zeggen dat het vaker optreden van extreme regenbuien het gevolg is van de uitstoot van CO2. (Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Attributie|Attributie]].)

Als we het over klimaatverandering hebben, bedoelen we vaak de opwarming van de Aarde als gevolg van menselijk handelen, de antropogene klimaatverandering (er bestaat dus ook klimaatverandering die niet door de mens wordt veroorzaakt; zie [natuurlijke variatie]). Opwarming is echter maar één onderdeel van klimaatverandering. Omdat de planeet Aarde één groot samenhangend geheel vormt, heeft opwarming ook gevolgen voor neerslagpatronen, weersextremen, smeltende gletsjers, zeespiegelstijging, veranderingen in verdamping door vegetatie, etc.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref>

Het klimaat op Aarde is over lange tijd — in de orde van honderdduizenden tot miljoenen jaren — redelijk stabiel geweest, slechts enkele graden onder en boven de gemiddelde temperatuur in die periode. De huidige opwarming is groter en veel sneller dan ooit in de afgelopen 2 miljoen jaar. En dat is de kern van het probleem.

=== Tempo en locaties moeilijk voorspelbaar ===
Hoewel klimaatverandering moeilijk te voorspellen is, kunnen we, op grond van algemeen bekende natuurkundige principes, betrouwbare uitspraken doen over de oorzaken en gevolgen. De onzekerheid zit hem vooral in (1) de invloed van en de snelheid van de verandering van verschillende elementen, zoals temperatuur, neerslag, wind, bewolking en oceaanstromingen, en (2) de locaties waar deze veranderingen merkbaar zijn. Binnen duidelijk aangegeven onzekerheidsmarges wijzen alle trends in dezelfde richting: door de mens veroorzaakte, versnelde opwarming van de Aarde.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

== Jaarlijkse en lange-termijn variatie ==
Deze grafiek uit het rapport Global Climate Highlights van Copernicus laat de jaarlijkse temperatuurvariatie zien ten opzichte van het langjarig gemiddelde. Daaruit blijkt dat, ondanks de schommelingen van de temperatuur het klimaat een duidelijke opwarmingstrend vertoont.<ref> [https://climate.copernicus.eu/global-climate-highlights-2024 Global Climate Highlights 2024 | Copernicus]</ref>
[[Bestand:Temperatuurstijging.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Verschil in wereldgemiddelde temperatuur (°C) ten opzichte van 1850-1900, gebaseerd op de gemiddelden van maandwaarden uit maximaal zes datasets:'' ''Berkeley Earth, HadCRUT5 en NOAAGlobalTemp (vanaf 1850), GISTEMP (vanaf 1880), ERA5 (vanaf 1940) en JRA-3Q (vanaf september 1947).'' ''De datasets zijn genormaliseerd zodat ze dezelfde gemiddelden hebben voor 1991-2020 en een gemiddelde dataset-offset van 0,88°C is gebruikt om de gemiddelden van 1991-2020 en 1850-1900 aan elkaar te relateren.'' ''De zwarte curve toont een schatting van de klimatologische variatie van de temperatuur op lange termijn.'' ''De rode en blauwe balken tonen de afwijkingen van de jaargemiddelde temperaturen van deze schatting.'' ''Credit: C3S/ECMWF.'']]<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== El Niño en La Niña ===
El Niño is een natuurverschijnsel in de Stille Oceaan waarbij langs de evenaar in de oostelijke Stille Oceaan het normaal koele zeewater in sommige jaren sterk opwarmt. Deze opwarming beïnvloedt het weer wereldwijd, vooral in Noord- en Zuid-Amerika, en soms zelfs in Europa.<ref> [https://celebrating200years.noaa.gov/magazine/enso/el_nino.html The 1997-98 El Niño | NOAA]</ref>

Het tegenovergestelde effect, La Niña, treedt op wanneer het zeewater bij de evenaar ongewoon koud is. Beide verschijnselen zijn onderdeel van het El Niño Southern Oscillation (ENSO)-effect, een onregelmatige cyclus van 2 tot 7 jaar die variaties in wind- en zee-oppervlaktetemperaturen over de tropische oostelijke Stille Oceaan veroorzaakt.
[[Bestand:ENSO.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Tijdens El Niño stijgt de oppervlaktewatertemperatuur van de tropische Stille Oceaan met ongeveer 5 °C. Tijdens La Niña daalt de temperatuur van het oceaanwater met ongeveer dezelfde hoeveelheid. Beide toestanden zijn extreme stadia van één fenomeen. Bron: AHA Centre.''<ref> [https://thecolumn.ahacentre.org/insight/vol-66-getting-to-know-el-nino-la-nina/ Getting to know: El Niño and La Niña | AHA Centre]</ref>]]
Het ENSO-effect zorgt voor temperatuurschommelingen die bovenop de wereldwijde temperatuurstijging komen die het gevolg is van de uitstoot van broeikasgassen. 2023 was een El Niño-jaar. In zulke jaren komen er meer en krachtigere tropische orkanen voor, met zware regenval in sommige regio's en extreme droogte in andere. Wat we tijdens El Niño zien, kunnen we beschouwen als een voorbode van wat ons bij verdere opwarming te wachten staat.<ref> [https://www.climate.gov/news-features/featured-images/global-impacts-el-ni%C3%B1o-and-la-ni%C3%B1a Global impacts of El Niño and La Niña | NOAA]</ref>
[[Bestand:SST Anomalies.gif|miniatuur|''De El Niño-gebeurtenis van 1997-98 met extreme zeeoppervlakte temperatuur (SST) anomalieën in het oosten van de tropische Stille Oceaan.''|gecentreerd|432x432px]]
De kaart toont de afwijkende watertemperaturen [°C] in de oceanen tijdens de laatste sterke El Niño in december 1997.
[[Bestand:Gevolgen temperatuur neerslag El Niño La Niña.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Wereldwijde gevolgen voor temperatuur en neerslag van El Niño en La Niña gebeurtenissen.'']]
Niettemin kunnen we de recordtemperaturen van 2023 — en zeker niet die van 2024 — toeschrijven aan een sterke El Niño. Dit blijkt uit een analyse van de ontwikkeling van de dagelijkse temperaturen tijdens alle El Niño-gebeurtenissen met behulp van de ERA5 reanalyse dataset. Aangezien deze dataset de periode van 1940 tot nu beslaat, geeft het ons zes sterke El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.8 °C) en vier meer gematigde El Niño gebeurtenissen (Niño 3.4 regio > 1.5 °C en < 1.8 °C) om te vergelijken met 2024.<ref> [https://www.theclimatebrink.com/p/how-unusual-is-current-post-el-nino How unusual is current post-El Niño warmth? | The Climate Brink]</ref>
[[Bestand:Temperatuur 6 ENSO's.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Vergelijking van de afwijkingen van de gemiddelde temperatuur tijdens zes El Niño’s (1972-2023). De dikke zwarte lijn is de El Niño van 2023. De grafieken zijn gecentreerd rond het hoogtepunt van de betreffende gebeurtenis. De data hiervan worden gegeven in de legenda.'']]
De figuur hierboven toont de gegevens van zes sterke El Niño gebeurtenissen. Hoge temperaturen in 2023 (ononderbroken zwarte lijn) traden eerder op dan in elke andere sterke El Niño. De piektemperaturen waren vergelijkbaar met andere gebeurtenissen in 2015/2016 en 1997/1998 — ongeveer 0,4 °C boven de “normale” mondiale oppervlaktetemperaturen. De mondiale temperaturen daalden na april een beetje, in lijn met eerdere El Niño-gebeurtenissen.

Na oktober 2023 (maand 10 in de grafiek) zijn de temperaturen wereldwijd echter hoog gebleven, ondanks het feit dat de El Niño condities al lang verdwenen zijn, waardoor het laatste deel van 2024 buiten het bereik valt van andere sterke El Niño's.

Zelfs als we naar de langere termijn kijken, is de ontwikkeling van de mondiale oppervlaktetemperaturen zowel voor als na El Niño ongekend: de temperaturen stegen eerder dan we eerder hebben gezien en de temperaturen zijn langere tijd op een hoog niveau gebleven.

==== Gevolgen voor Europa ====
El Niño en La Niña hebben ook invloed op Europa. Als de Stille Oceaan verandert van El Niño naar La Niña, kan Europa te maken krijgen met veranderingen in temperatuur en neerslag.

Een opwarmend klimaat en de overgang van El Niño naar La Niña kan het risico op hittegolven en droogte in delen van Europa vergroten. Een jaar van El Niño kan evenveel hitte met zich meebrengen als een decennium van door de mens veroorzaakte opwarming. Deze extra hitte en de kans op andere neerslagpatronen kunnen hittegolven en droogtes in sommige delen van Europa erger maken.

Terwijl sommige gebieden te maken kunnen krijgen met meer hittegolven en droogte, kunnen andere gebieden meer overstromingen en extreme regen krijgen. In Zuid-Europa worden de winters natter en warmer, terwijl ze in Noord-Europa droger en kouder worden.

De manier waarop El Niño, La Niña en andere klimaatfactoren werken, kan van invloed zijn op de frequentie en kracht van zware regenval en stormen in Europa.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

== '''Verdieping''': Attributie ==
Nu extreem weer steeds vaker optreedt en tot hele concrete problemen leidt, rijst de vraag of klimaatverandering hier de schuld van is. Tien jaar geleden zouden wetenschappers het moeilijk hebben gehad om deze vraag te beantwoorden. Vandaag de dag kan een nieuw type onderzoek, de zogenaamde attributiewetenschap, bepalen of klimaatverandering sommige extreme gebeurtenissen ernstiger en waarschijnlijker heeft gemaakt, en zo ja, in welke mate.<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/10/04/attribution-science-linking-climate-change-to-extreme-weather/ Attribution Science: Linking Climate Change to Extreme Weather | Columbia Climate School]</ref>

Attributiestudies werken als volgt: wanneer zich een extreme weergebeurtenis voordoet, gaan wetenschappers eerst aan de hand van gegevens uit het verleden na hoe vaak een gebeurtenis van die omvang zou kunnen voorkomen.

Vervolgens wordt onderzocht hoe het klimaat in het verleden zou hebben gereageerd. Dit gebeurt door twee verschillende scenario's met elkaar te vergelijken. In het eerste wordt de frequentie waarin het weersfenomeen optrad in de periode voordat de mens begon met het verbranden van fossiele brandstoffen. Die frequentie wordt bekeken voor een periode van ongeveer 150 jaar. Dit wordt de “contrafeitelijke wereld” genoemd - de wereld die ooit was, maar niet meer bestaat.

Voor het tweede scenario gaat het klimaatmodel terug in de tijd, waarbij de werkelijke broeikasgas concentraties voor elk jaar worden gebruikt zoals ze in de loop van de tijd zijn toegenomen. Door de resultaten van de twee modellen te vergelijken, kunnen onderzoekers schatten hoeveel de menselijke uitstoot van fossiele brandstoffen de kansen heeft veranderd. Statistische methoden worden vervolgens gebruikt om de verschillen te meten in hoe ernstig en frequent de gebeurtenis is.

Als een extreme gebeurtenis bijvoorbeeld twee keer zo vaak voorkomt in het huidige klimaatmodel als in het contrafeitelijke klimaatmodel, kunnen we zeggen dat klimaatverandering de gebeurtenis twee keer zo waarschijnlijk heeft gemaakt als het zou zijn geweest in een wereld zonder door de mens veroorzaakte emissies.

Er zijn inmiddels honderden attributiestudies verschenen. Driekwart van de geanalyseerde extremen werden intenser of waarschijnlijker door klimaatverandering.<ref> [https://interactive.carbonbrief.org/attribution-studies/index.html Mapped: How climate change affects extreme weather around the world | Carbon Brief]</ref>

[[Bestand:Attribution studies.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Screenshot van de interactieve kaart van Carbon Brief van bijna 750 extreme gebeurtenissen en trends.'' ''Rode pictogrammen geven aan dat er menselijke invloed is gevonden, blauwe pictogrammen waar dat niet het geval is, grijze pictogrammen waar het niet duidelijk is.'']]Daarnaast zijn de verschillende soorten attributiestudies de afgelopen 20 jaar verder ontwikkeld en uitgebreid. (Zie Verdieping: Attributie.) Zo werd in 2015 de World Weather Attribution Service opgericht om snel te kunnen reageren, waardoor het gemakkelijker wordt om de menselijke bijdrage aan extreme gebeurtenissen in te schatten.<ref> [https://www.worldweatherattribution.org/ When Risks Become Reality: Extreme Weather In 2024 | World Weather Attribution]</ref>

Zie ook: Oorzaak extreem weer.

=== Databank Klimaatattributie ===

De wetenschap over klimaatattributie speelt een centrale rol in rechtszaken over het klimaat en beleidsvorming. De wetenschap staat centraal in juridische debatten over de causale verbanden tussen menselijke activiteiten, wereldwijde klimaatverandering en de gevolgen voor menselijke en natuurlijke systemen. Deze database bevat 700 wetenschappelijke bronnen georganiseerd onder vier thematische paraplu's: Climate Change Attribution, Extreme Event Attribution, Impact Attribution en Source Attribution.Die kun je verkennen door een van de onderwerpen te selecteren of met een geavanceerd zoekformulier.<ref> [https://climateattribution.org/ Climate Attribution Database]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

== '''Verdieping''': Systeem Aarde ==
[[Bestand:Systeem Aarde2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De vijf met elkaar samenhangende subsystemen van Systeem Aarde.''<ref> [https://mynasadata.larc.nasa.gov/basic-page/about-earth-system-background-information About the Earth as a System: Background Information | My NASA Data]</ref>]]
Een systeem wordt gedefinieerd als een groep op elkaar inwerkende, onderling verbonden of onderling afhankelijke onderdelen die samenwerken om een complex geheel te vormen. Wetenschappers over de hele wereld bestuderen elk van deze kleinere systemen en hoe ze bij elkaar passen om het huidige beeld van onze planeet als geheel te vormen door middel van wat ''Earth System Science'' wordt genoemd.<ref> [https://scied.ucar.edu/learning-zone/earth-system Earth as a System | Center for Science Education]</ref><ref> Lenton, T. (2016). ''Earth system science: a very short introduction''. Oxford University Press.</ref>

Aardsysteem wetenschappers beschouwen de gekoppelde evolutie van het leven en de planeet als één proces, waarbij ze erkennen dat de evolutie van het leven de planeet heeft gevormd en dat veranderingen in het planetaire milieu het leven hebben gevormd.

Het is vergelijkbaar met een groot organisme met geheugen. het menselijk lichaamssysteem. Alle systemen binnen een organisme werken samen om het te onderhouden zodat het goed en gezond functioneert. In termen van Earth System Science zorgt elk van deze systemen ervoor dat de Aarde in (dynamische) balans blijft, een toestand die homeostase wordt genoemd. Op een verstoring volgt een gecoördineerde respons van het hele systeem.<ref> Westbroek, P. (2013). De ontdekking van de aarde: het grote verhaal van een kleine planeet. Balans.</ref>

Het systeem Aarde heeft zowel negatieve als positieve terugkoppelingen, die er samen voor zorgen dat het zelfregulerend is. Dit betekent dat als iets het systeem beïnvloedt, het de neiging heeft om terug te keren naar zijn oorspronkelijke staat. Dit suggereert dat negatieve terugkoppeling de overhand heeft, tenminste als het systeem dicht bij het beginpunt is. Maar als iets het systeem te hard raakt, kan het door positieve terugkoppeling naar een alternatieve toestand worden gestuwd. Met andere woorden, zelfregulatie is geen vast gegeven — het kan uitvallen.<ref> [https://www.nature.com/articles/s43017-019-0005-6 The emergence and evolution of Earth System Science | Nature]</ref> (Zie ook [[Feedback loops en tipping points]].)

De wetenschap van het aardsysteem is een behoorlijk breed vakgebied. Het beslaat 4,5 miljard jaar geschiedenis van de Aarde, hoe het systeem nu werkt, voorspellingen van hoe het in de toekomst zal zijn en wat er uiteindelijk zal gebeuren. Er wordt gekeken naar hoe een wereld is ontstaan waarin de mens zich kon ontwikkelen, hoe wij als soort die wereld nu veranderen en hoe een duurzame toekomst voor de mensheid binnen het systeem Aarde eruit zou kunnen zien. De wetenschap van het aardsysteem is een sterk interdisciplinair vakgebied dat elementen uit de geologie, biologie, scheikunde, natuurkunde en wiskunde samenbrengt. Het is een relatief nieuwe wetenschap die deel uitmaakt van een bredere 21e-eeuwse trend om complexe systemen te begrijpen en hun gedrag te voorspellen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Het broeikaseffect =

=== Samenvatting ===
'''Het broeikaseffect werkt als een warme deken rond de Aarde en bestaat uit gassen zoals kooldioxide, methaan en waterdamp die warmte vasthouden.'''

Het broeikaseffect is een natuurlijk proces, dat de planeet op een voor leven optimale temperatuur houdt. Menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, hebben het broeikaseffect versterkt. Door de uitstoot van , kooldioxide (CO2), is de deken als het ware dikker geworden. Daardoor is de temperatuur op aarde gestegen en de energiebalans verstoord. Dat wordt het versterkte broeikaseffect genoemd. (Zie ook Verdieping: Energiebalans.)

Hoewel er nog steeds veel onduidelijk is over klimaatverandering — met name over het tempo en de intensiteit — zijn de natuurkundige processen achter het broeikaseffect volledig begrepen. (Zie Experts zijn het eens.) Uit al het onderzoek blijkt dat op de lange termijn kooldioxide in de atmosfeer de belangrijkste regelknop is voor de temperatuur op Aarde. Kooldioxide is de belangrijkste veroorzaker van de huidige klimaatverandering, de toename ervan is door de mens veroorzaakt en het is ook de mens die de uitstoot ervan kan terugdringen.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.1190653 Atmospheric CO2: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature | Science]</ref>

Zie ook [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Correlatie CO2 — temperatuur|Verdieping: Correlatie CO2 en temperatuur]].<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Het natuurlijke broeikaseffect ===

Het broeikaseffect vindt plaats wanneer zonlicht de Aarde verwarmt, en een deel van die warmte weer terug gezonden wordt naar de ruimte. Maar broeikasgassen in de atmosfeer, zoals kooldioxide (CO₂) en methaan (CH4), houden een deel van die warmte vast. Dit is net als in een kas waar glas de warmte binnenhoudt. Zonder dit zou de gemiddelde temperatuur op het aardoppervlak ongeveer -18 °C zijn en zou menselijk leven niet bestaan.

De volgende grafiek vergelijkt het spectrum van elektromagnetische straling van de zon met de uitgaande straling van het aardoppervlak.
[[Bestand:Spectra incoming outgoing.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Spectra van de inkomende en uitgaande straling. De uitgaande straling heeft een langere golflengte dan de inkomende zonnestraling. Een deel daarvan heeft precies de juiste golflengte om te worden geabsorbeerd door broeikasgassen (~15 μm).''<ref> [https://www.howglobalwarmingworks.org/ How Global Warming Works]</ref>]]
Het zonnespectrum bevat UV- tot kortgolvige infraroodstraling — inclusief het zichtbare licht. Het opgewarmde aardoppervlak zendt langgolvige infraroodstraling terug. Daarvan wordt een klein deel, met golflengte 15 μm, geabsorbeerd door CO₂ in de atmosfeer.

==== Broeikaseffect in een fles ====
<youtube>Ge0jhYDcazY</youtube>

''Demonstratie van het broeikaseffect die je in de klas kunt uitvoeren.''<ref> [https://news.climate.columbia.edu/2021/02/25/carbon-dioxide-cause-global-warming/ How Exactly Does Carbon Dioxide Cause Global Warming?]</ref>

==== Broeikaseffect in de atmosfeer ====
[[Bestand:Animatie atmosfeer.gif|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De zes stappen van het versterkte broeikaseffect. Bron: Australian Government.''<ref> [https://www.dcceew.gov.au/climate-change/policy/climate-science/understanding-climate-change Understanding climate change | Australian Government]</ref>]]'''Stap 1''': Zonnestraling bereikt de atmosfeer van de Aarde - en een deel hiervan wordt teruggekaatst in de ruimte.

'''Stap 2:''' De rest van de zonne-energie wordt geabsorbeerd door het land en de oceanen, waardoor de Aarde wordt verwarmd.

'''Stap 3:''' De warmte straalt van de Aarde naar de ruimte.

'''Stap 4:''' Een deel van deze stralingswarmte wordt vastgehouden door broeikasgassen in de atmosfeer, waardoor de Aarde warm genoeg blijft om leven mogelijk te maken.

'''Stap 5:''' Menselijke activiteiten zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, landbouw en landontginning zorgen ervoor dat er meer broeikasgassen in de atmosfeer terechtkomen.

'''Stap 6:''' Dit houdt extra warmte vast en zorgt ervoor dat de temperatuur van de Aarde stijgt, samen met andere effecten zoals verzuring van de oceanen.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

=== Thermostaat ===
Het kooldioxidegehalte in de atmosfeer blijft van nature redelijk constant rond 0,03%, oftewel van iedere miljoen moleculen in de lucht zijn er 300 CO₂-moleculen (ook wel 300 ppm; parts per million genoemd). CO₂ dat bijvoorbeeld vrijkomt bij vulkaanuitbarstingen, ademende mensen en dieren en verbranding van fossiele brandstoffen, wordt uiteindelijk opgenomen door de oceanen en planten. Dit proces helpt de variaties in CO₂-concentraties, en daarmee ook de temperatuurschommelingen, binnen leefbare grenzen te houden.

De atmosfeer, samen met de oceanen, de landmassa’s en het leven vormen één samenhangend systeem, dat functioneert als een natuurlijke thermostaat die de planeet leefbaar houdt. (Zie: [[Wat is klimaatverandering?#Verdieping: Systeem Aarde|Verdieping: Systeem Aarde]].) Het huidige leven, inclusief de mens, is geëvolueerd in een periode toen de thermostaat op 15 °C stond.

Dat heeft miljoenen jaren goed gefunctioneerd en de evolutie van microben, planten en dieren mogelijk gemaakt. Totdat menselijke activiteiten de balans begonnen te verstoren

= Natuurlijke variatie =
In de geschiedenis van de Aarde hebben zich al eerder veranderingen in het klimaat voorgedaan, zoals ijstijden en warme periodes. Hoewel er na deze veranderingen uiteindelijk een nieuw evenwicht optrad, gebeurde dat over duizenden tot miljoenen jaren. Veel soorten overleefden deze veranderingen niet, en de ecosystemen die opnieuw ontstonden, waren vaak heel anders dan die daarvoor.

Het grote verschil nu is dat de huidige opwarming vooral door menselijke activiteiten wordt veroorzaakt en in een fractie van de tijd plaatsvindt vergeleken met natuurlijke klimaatveranderingen. Hierdoor wordt de veerkracht van ecosystemen en soorten ernstig op de proef gesteld. Veel planten- en diersoorten kunnen niet snel genoeg migreren of zich aanpassen om deze snelle veranderingen te overleven.

Menselijke samenlevingen zijn ook kwetsbaar voor deze snelle veranderingen. Terwijl de Aarde zich op lange termijn misschien kan herstellen en nieuwe evenwichten kan vinden, is er geen garantie dat menselijke samenlevingen hetzelfde kunnen doen. De maatschappelijke structuren, voedselzekerheid, watervoorziening en infrastructuur zijn niet ontworpen om met zulke snelle en extreme veranderingen om te gaan. Dit kan leiden tot grote sociale en economische instabiliteit, migratiestromen, conflicten, lijden en sterfte. Kortom, de snelheid van de huidige opwarming vormt niet alleen een bedreiging voor de natuur, maar ook voor de toekomst van menselijke samenlevingen.<ref> [https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4924029 A Framework for Assessing Analogy between Past and Future Climates | preprint] </ref>

==== Middeleeuws klimaatoptimum ====
Voor Nederland is uitgebreid historisch onderzoek gedaan naar de rol van klimatologische stabiliteit, maatschappelijke ontwikkeling en biodiversiteit. De uitkomst is dat in het zogeheten Middeleeuws klimaatoptimum (een klimatologisch stabiele en relatief warme periode — maar koeler dan nu) aan het einde van de Middeleeuwen, zowel de landbouw als de biodiversiteit floreerden. <ref> Zanden, J. L. van, Goethem, T. van, Lenders, H. J. R., & Schaminée, J. (2021). ''De ontdekking van de natuur: de ontwikkeling van biodiversiteit in Nederland van ijstijd tot 21ste eeuw''. Prometheus.</ref>

==== PETM ====
Met de nodige voorzichtigheid is het mogelijk perioden in het verleden als analogen te gebruiken voor de huidige opwarming. Een periode die bekend staat als het Palaeocene-Eocene Thermal Maximum (PETM, 55,8 miljoen jaar geleden ) wordt wel genoemd. Tijdens het PETM was het Noordpoolgebied helemaal ijsvrij. Er groeiden palmbomen en zwommen nijlpaarden. Dat maakt het nog geen scenario voor de huidige opwarming.<ref> [https://www.nature.com/articles/ngeo668 Warm and wet conditions in the Arctic region during Eocene Thermal Maximum 2 | Nature Geoscience]</ref>

Op geen moment in het geologische verleden is de Aarde zo snel opgewarmd als in de huidige tijd. Een ideale analogie voor antropogene opwarming is het PETM dan ook niet, maar het geologische verleden biedt wel lessen voor de huidige tijd. <blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''': Geologische geschiedenis =
De Aarde heeft in het verleden meerdere koude en warme perioden gekend. In de loop van een lange geschiedenis is het wereldklimaat door perioden van heet naar koud gegaan. Het tijdperk waarin we nu leven is gekenmerkt door relatief koele temperaturen. Maar voor de opkomst van onze soort, ''Homo sapiens,'' waren de temperaturen gemiddeld veel hoger dan nu. De oorzaak van de temperatuurverandering is de variatie in kooldioxide concentratie van de atmosfeer.

<youtube>2LMfSTq4JIY</youtube>

''Deze animatie van 4,5 miljard jaar geologische geschiedenis laat zien hoe de Aarde een afwisseling van warme en koude perioden heeft doorgemaakt, hoe broeikasgassen daarin een rol speelden en hoe perioden van extreme kou en warmte hebben geleid tot massa uitstervingen.''

=== Van Hothouse naar Icehouse ===
De laatste 66 miljoen jaar van de aardgeschiedenis wordt gekenmerkt door een afwisseling van ‘warmhouse’ naar ‘hothouse’ via ‘warmhouse’ en ‘coolhouse’ naar de huidige periode met een ‘icehouse’ klimaat. Het is dit 'icehouse'-klimaat dat nu door menselijk handelen wordt verstoord.<ref> [https://www.marum.de/en/Dr.-thomas-westerhold/CENOGRID.html Cenozoic Global Reference benthic foraminifer carbon and oxygen Isotope Dataset (CENOGRID)]</ref>

De temperatuurveranderingen lopen parallel met de veranderingen in de kooldioxide (CO₂)-concentratie in de atmosfeer. Dat verband is geen toeval. Verderop worden argumenten gegeven voor een causaal verband tussen die twee: Het klimaat wordt gedreven door broeikasgassen.[[Bestand:Cenozoic CO2 and temp.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Geschatte CO₂ concentratie (zwarte lijn) met 95% betrouwbaarheidsinterval (grijze band). De kleuren tonen de wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur (in K) ten opzichte van de pre-industriële periode. Tijdens het Pleistoceen (~2,58 miljoen tot ~11.700 jaar geleden) kwam het CO2-niveau nooit in de buurt van de huidige concentratie van ~420 ppm in 2022 (stippellijn). Gegevens zijn afkomstig van CenCO2PIP Consortium et al. (2023).''<ref>[https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi5177 Toward a Cenozoic history of atmospheric CO2]</ref> <ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads1526 Hot and cold Earth through time. Reconstructing ancient Earth’s temperature reveals a global climate regulation system | Science]</ref>]]

In de figuur hierboven is het hothouse klimaat ([[Wat is klimaatverandering?#PETM|PETM]], 55,8 miljoen jaar geleden) aangegeven door de donkerrode kleur. Lichtrood is warmhouse, lichtblauw coolhouse en donkerblauw icehouse.

Dit overzicht van het verloop van de temperatuur en het kooldioxidegehalte van de atmosfeer sinds 66 miljoen jaar geleden is gebaseerd op zuurstof- en koolstof-analyses van plankton in boorkernen in de oceaan. Alle warme perioden werden veroorzaakt door een toename van kooldioxide. Vanaf ongeveer 34 miljoen jaar geleden is de Aarde weer in een koele fase gekomen. In die periode zijn mensachtigen geëvolueerd.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba6853 An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years | Science]</ref>

In de warmere perioden — Warmhouse en Hothouse — was wel leven mogelijk, maar dat waren levensvormen die aan die hoge temperaturen waren aangepast. Die zijn inmiddels merendeels uitgestorven. De wereld zoals wij die nu kennen is aangepast aan het huidige, icehouse klimaat. De ontwikkeling van een warme of zelfs hete wereld, zoals die nu dreigt te gebeuren, zal onherroepelijk leiden tot uitsterven van een groot deel van het leven om ons heen en daarmee ook het voortbestaan van de mens bedreigen.

Van belang is niet alleen de temperatuur zelf, maar ook de snelheid waarmee temperatuurveranderingen optreden. Levende wezens zijn aangepast aan zowel het klimaat waarin ze leven als aan andere levenscormen met wie ze samenleven (het ecosysteem). Die aanpassing heeft tijd nodig.Het tempo waarmee de temperatuur op dit moment stijgt is zo hoog dat veel organismen niet voldoende tijd hebben om zich aan te passen of te evolueren. Dit zal vrijwel zeker leiden tot massa-extinctie, omdat ecosystemen ontwricht worden en soorten hun leefgebieden verliezen of niet meer kunnen voldoen aan hun behoeften.

Een recente reconstructie van het atmosferisch kooldioxide gehalte en temperatuur vanaf 485 miljoen jaar geleden tot nu (het Phanerozoïcum) laat een zelfde afwisseling van hothouze en icehouse klimaten zien steeds blijkt kooldioxide de aandrijver van perioden van opwarming.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== IJstijden en tussenijstijden ===
2,58 miljoen jaar geleden is de Aarde van een ‘Coolhouse’ in een ‘Icehouse’ veranderd. Dat betekent dat vanaf dat moment de normale situatie is dat grote ijskappen op het Noordelijk Halfrond zich regelmatig uitbreiden naar lagere breedten. Onder ‘Coolhouse’-omstandigheden hadden zich vanaf 34 miljoen jaar geleden al ijskappen gevormd in Oost en West Antarctica.

De afgelopen 2,58 miljoen jaar van de aardgeschiedenis laten een afwisseling zien van koudere en warmere perioden. Deze klimaatcycli komen overeen met variaties in de baan en de stand van de Aarde, de ‘Milankovitch-cycli’. De Servische meteoroloog Milankovitch ontwikkelde een wiskundig model waarin hij deze cycli combineerde om de variaties in zonnestraling op verschillende breedtegraden van de aarde te berekenen, evenals de bijbehorende oppervlaktetemperaturen.<ref> [https://science.nasa.gov/science-research/earth-science/milankovitch-orbital-cycles-and-their-role-in-earths-climate/ Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth's Climate - NASA Science]</ref>

Deze ritmische variabiliteit werd het meest zichtbaar in proxy-gegevens, die bepaalde aspecten van het klimaat vastleggen, zoals temperatuur en volume van het landijs. Dit wordt bijvoorbeeld weerspiegeld in de zuurstofisotopen samenstelling van marien calciet (CaCO3). Zuurstofisotopen in de kalkskeletjes van mariene organismen zijn een indicator voor historische temperaturen en ijsvolumes, waarbij variaties in de verhouding van deze isotopen een nauwkeurig beeld geven van veranderingen in het klimaat over duizenden jaren.
[[Bestand:Temperature vs CO2.jpg|gecentreerd|miniatuur|450x450px|''Temperatuurverandering (lichtblauw) en verandering van de kooldioxide concentratie (donkerblauw) op basis van metingen aan ijskernen in Antarctica.''<ref> [https://www.ncei.noaa.gov/news/climate-change-context-paleoclimate Climate Change in the Context of Paleoclimate]</ref>]]De ijstijden in de afgelopen 1 miljoen jaar komen voor met een frequentie van 1 per 100.000 jaar, waarbij de koude perioden, de glacialen, gemiddeld 90.000 jaar duren en de warme perioden, de interglacialen, 10.000 jaar. De grafiek van de temperatuur hierboven laat die asymmetrie zien: geleidelijke daling naar glaciale condities en abrupte stijging naar interglaciale condities.

Een interessante nieuwe theorie suggereert dat de warme perioden van de laatste 2 miljoen jaar, de interglacialen, niet het einde vormden van de ijstijden maar in feite onderbrekingen zijn van de natuurlijke toestand van het ‘Icehouse’-klimaat in die periode. De ijstijdcycli worden aangedreven door kleine veranderingen in de instraling van de zon op het Noordelijk Halfrond als gevolg van de Milankovitch-variaties. Die worden versterkt door andere klimaat-feedbacks die leiden tot de grote veranderingen van de ene klimaat toestand in de andere.<ref> [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825224000837 Glacial terminations or glacial interruptions? Earth Science Reviews]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />
</blockquote>

= Verstoring door de mens =

==== Samenvatting ====
<references />
'''Door menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, nemen de broeikasgassen toe, en raakt de energiebalans van de Aarde verstoord. Er blijft meer warmte in de atmosfeer, wat leidt tot opwarming van de aarde en veranderingen in het klimaat. Dit noemen we het antropogene of versterkte broeikaseffect.'''

Tijdens alle ijstijden van de afgelopen miljoen jaar hebben de elkaar tegenwerkende processen van de koolstofcyclus ervoor gezorgd dat het kooldioxidegehalte in de atmosfeer stabiel bleef op of onder de 300 delen per miljoen (ppm). Op dit moment is dat niveau echter bijna 422 ppm. Dit is niet alleen het hoogste kooldioxidegehalte dat de mensheid ooit heeft meegemaakt, maar het is ook in een ongekend tempo gestegen, als we op geologische tijdschalen kijken. Waar vergelijkbare veranderingen in het verleden duizenden jaren hebben geduurd, hebben we nu te maken met een stijging in een fractie van die tijd.

==== Het is de mens ====
[[Bestand:Indicatoren voor een opwarmende planeet.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]
De gemiddelde temperatuur op Aarde is sinds 1880 met > 1,3 °C gestegen. Sinds 1975 is de opwarming versneld met 0,2 (±0,1) °C per decennium. De maximumtemperaturen op het land stijgen twee keer zo snel, tot meer dan 1,7 °C.

Dat menselijke activiteit de oorzaak is voor de ongekend snelle stijging van de gemiddelde temperatuur op Aarde volgt uit verschillende, onafhankelijke waarnemingen. In de eerste plaats loopt de temperatuurstijging parallel aan de stijging van de CO2-concentratie vanaf het begin van de Industriële Revolutie. (Zie daarvoor: Verdieping: correlatie CO2 — temperatuur.) In de tweede plaats laat geochemisch onderzoek van CO2 in de atmosfeer, de oceanen en ijskernen een duidelijk signatuur zien van fossiele brandstoffen. (Zie daarvoor Verdieping: fossiele koolstof herkennen.)<blockquote>'''''“We play Russian roulette with climate [and] no one knows what lies in the active chamber of the gun . . .”'''''<ref> https://www.nature.com/articles/328123a0.epdf </ref></blockquote>Dit kon Wally Broecker nog schrijven in 1987. Inmiddels is veel meer bekend over de gevolgen van het gebruik van fossiele brandstoffen en kunnen voorspellingen worden gedaan over de termijn waarin die plaatsvinden.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

‎</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.<ref>[https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ How do we know that recent CO2 increases are due to human activities? | Real Climate]</ref>

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' energiebalans ===
CO2 en andere broeikasgassen (BKG) komen in kleine hoeveelheden voor in de atmosfeer van onze planeet. Die hebben invloed op de energiebalans van de Aarde.

De temperatuur van een planeet hangt af van de balans tussen inkomende straling en uitgaande straling. Als de inkomende straling groter is dan de uitgaande straling, zal een planeet opwarmen. Als de uitgaande straling groter is dan de inkomende straling, koelt een planeet af. Een planeet zal neigen naar een toestand van stralingsevenwicht, waarin de stralingsenergie van de uitgaande straling gelijk is aan de stralingsenergie van de geabsorbeerde inkomende straling.<ref> [https://cimss.ssec.wisc.edu/wxwise/homerbe.html The Earth's Radiation Energy Balance]</ref>

Wanneer de hoeveelheid invallend zonlicht die door het aardoppervlak of de atmosfeer wordt geabsorbeerd groter is dan de hoeveelheid uitgaande langgolvige straling die naar de ruimte wordt uitgezonden, is er sprake van onbalans. De energie-onbalans is de fundamentele fysische grootheid die de oppervlaktetemperatuur bepaalt.<ref> [https://www.nature.com/articles/nclimate2876 An imperative to monitor Earth's energy imbalance - Nature Climate Change]</ref><ref> [https://essd.copernicus.org/articles/15/1675/2023/ Heat stored in the Earth system 1960–2020: where does the energy go?]</ref>

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.[[Bestand:Earth heat inventory.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px]]

(a) Aan de bovenkant komt er ~340 W/m2 aan straling van de zon aan. De atmosfeer laat het zichtbare zonlicht (kortgolvige straling) vrijwel ongehinderd door.

(b) Het oppervlak van de aarde neemt het grootste deel van het zonlicht op en wordt daardoor warmer. Ongeveer 90% van de vastgehouden energie gaat naar de opwarming van de oceanen, veel kleinere hoeveelheden gaan naar de opwarming van het land, de atmosfeer en het ijs.

(c) Vervolgens straalt het warme aardoppervlak de energie van dat geabsorbeerde licht uit als infraroodstraling (langgolvige straling).

(d) Broeikasgassen vangen veel van deze infraroodstraling op, waardoor het niet direct uit de atmosfeer kan ontsnappen.

(e) Dit proces vertraagt de uitstoot van energie naar de ruimte.

(f) Deze vertraagde energiedoorstroming zorgt ervoor dat de atmosfeer, oceanen en bodem opwarmen.

Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen, verstoort de mens de energiebalans van de Aarde. Hierdoor neemt de absorptie van infraroodlicht toe, wat de opwarming van de aarde versnelt en wereldwijde klimaatpatronen verstoort.<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />
</blockquote>

= Welke broeikasgassen zijn er? =

=== Samenvatting ===
'''De belangrijkste broeikasgassen zijn kooldioxide (koolzuurgas, CO2), methaan (CH4) en waterdamp. Daarvan is CO2 de belangrijkste. Alle drie komen van nature voor in de atmosfeer en zorgen ervoor dat de Aarde leefbaar is.'''

=== Kooldioxide ===
'''Van nature komt kooldioxide in een kleine concentratie — ~0,03% — voor in de atmosfeer. Groene planten en cyanobacteriën hebben kooldioxide nodig voor hun stofwisseling. Ze zetten het met behulp van zonlicht om in glucose: fotosynthese.'''

Planten en cyanobacterien nemen CO2 uit de atmosfeer op en bouwen het in het lichaam in. CO2 komt weer in de atmosfeer wanneer ze vergaan of worden opgegeten door dieren (uitademen). Opname en uitstoot zijn min of meer in evenwicht: een boom die tijdens zijn leven CO2 opneemt, staat die weer af wanneer hij dood is. Daardoor is de concentratie CO2 in de atmosfeer licht fluctuerend over de geologische tijd.

Desalniettemin wordt op de geologisch lange termijn veel meer CO2 als koolstof vastgelegd in de aardbodem. Het is opgeslagen als dood plantaardig materiaal in veengrond dat, vastgezet in aardlagen, in de loop van miljoenen jaren samengedrukt is tot bruinkool, steenkool en aardgas. In de oceanen wordt koolstof vastgelegd doordat organismen na afsterven naar de bodem zinken. Op de lange duur kunnen die worden omgezet in aardolie en aardgas.

Het is deze enorme koolstofvoorraad die als fossiele brandstof wordt verstookt, waarbij het CO2 weer vrijkomt. Dit verklaart ook waarom er nu op zo'n korte termijn, zoveel CO2 bij kan komen, en waarom dit ongeëvenaard is in de geschiedenis van de Aarde.

<youtube>8KrgPPO1h0A</youtube>

''Veranderingen van de CO2 concentratie over de afgelopen 800.000 jaar. De CO2-waarde in oktober 2024 was 424 ppm (deeltjes per miljoen).<ref> [https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/history.html Trends in CO2 | NOAA Global Monitoring Laboratory]</ref>''

Deze animatie van NOAA zet de huidige toename van de CO2 concentratie in het perspectief van de variaties in de afgelopen 800.000 jaar, de periode van de ijstijden.

De animatie begint met directe observaties van de CO2 concentratie door het Mauna Loa observatorium in Hawaii en een wereldwijd netwerk van andere meetpunten, gevolgd door metingen van CO2 concentraties in ijskernen van Antarctica.<blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Fossiele brandstoffen ===
'''De toename van CO2 in de atmosfeer is het gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen. Natuurlijke processen hebben daar nauwelijks aan bijgedragen. De Industriële Revolutie is de start van die toename, die vanaf ongeveer 1950 steeds sterker werd.'''

Fossiele brandstoffen en hun uitstoot zijn een universele verspilling van energie. Om precies te zijn: ongeveer 67% van de totale energie van alle gebruikte fossiele brandstoffen gaat verloren in de atmosfeer als kooldioxide, andere oxiden, waterdamp en warmte. Slechts de resterende 33% van de energie wordt daadwerkelijk gebruikt om dingen aan te drijven, te transporteren en te verwarmen.
[[Bestand:Toename broeikasgassen sinds 1850.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Uitstoot van kooldioxide (CO₂) door fossiele brandstoffen en industrie. Veranderingen in landgebruik zijn inbegrepen.''<ref>[https://ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions Greenhouse gas emissions | Our World in Data]</ref>]]

In december 2024 was de concentratie ~425 ppm.<ref>[https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/?intent=121 Carbon Dioxide LATEST MEASUREMENT | NASA]</ref> Sinds het begin van het industriële tijdperk in de 18e eeuw hebben menselijke activiteiten de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer met 50% doen toenemen. Dat betekent dat de hoeveelheid CO₂ nu 150% is van de waarde in 1750. Deze door de mens veroorzaakte stijging is groter dan de natuurlijke stijging aan het einde van de laatste ijstijd, 20.000 jaar geleden, de laatste grote, natuurlijke opwarming.<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

==== Sinds de Industriële Revolutie ====
[[Bestand:Annual CO2 emissions.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Jaarlijkse kooldioxide (CO2) uitstoot door gebruik van fossiele brandstoffen en industrie vanaf 1750. Veranderingen in landgebruik zijn niet meegerekend.''<ref> [https://ourworldindata.org/co2-emissions CO₂ emissions | Our World in Data]</ref>]]
De uitstoot was 36,8 miljard ton in 2023, 1,1% meer dan het jaar ervoor. In minder dan 200 jaar heeft de mens de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer verhoogd tot 425 ppm; de pre-industriële waarde was 278 ppm. Dit is de belangrijkste oorzaak van de huidige opwarming van de Aarde.<ref> [https://globalcarbonbudget.org/fossil-co2-emissions-at-record-high-in-2023/ Fossil CO2 emissions at record high in 2023 - Global Carbon Budget]</ref>

De uitstoot van fossiele CO2 daalt in sommige regio's, waaronder Europa en de VS, maar stijgt over het algemeen — en wetenschappers zeggen dat wereldwijde actie om fossiele brandstoffen terug te dringen niet snel genoeg gaat om gevaarlijke klimaatverandering te voorkomen.

Het beste beschikbare bewijs laat zien dat de opwarming waarschijnlijk min of meer zal stoppen zodra de uitstoot van kooldioxide (CO2) nul is, wat betekent dat de mens de macht heeft om de toekomst van het klimaat te kiezen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.<ref> [https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1256273/full Michael Mann: Warming ends when carbon pollution stops | Frontiers]</ref><ref>[https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1327653/full H Damon Matthews : How much additional global warming should we expect from past CO2 emissions? | Frontiers]/</ref>

Dat is in overeenstemming met IPCC scenario RCP2.6 met ambitieus klimaatbeleid. Onzekere factoren die samenhangen met omslagpunten, zoals het dooien van de permafrost, kunnen voor een verdere stijging van 0,2 tot 0,3 °C zorgen. De snelheid waarmee het oceaanoppervlak verder opwarmt door de kooldioxide die al is uitgestoten, is bijna identiek aan de snelheid waarmee de oceanen kooldioxide uit de atmosfeer absorberen en begraven, waardoor het broeikaseffect van de atmosfeer afneemt en de lagere atmosfeer en het oppervlak afkoelen. De twee effecten heffen elkaar in wezen op. In plaats daarvan krijgen we dus een in wezen vlakke temperatuurcurve.

Voor een uitleg over het effect van nul-emissie zie het artikel in Carbon Brief: ''Explainer: Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached?''<ref> [https://www.carbonbrief.org/explainer-will-global-warming-stop-as-soon-as-net-zero-emissions-are-reached/ Will global warming ‘stop’ as soon as net-zero emissions are reached]</ref>

Er zijn aanwijzingen dat de gezamenlijke werking van albedo, koolstof uit ontdooiende permafrost (zowel als CH4 als CO2) en waterdamp in warme lucht er samen voor zorgen dat de temperatuur hoog blijft, zelfs als de CO2-concentratie afneemt. Dat betekent dat de klimaatverandering die al heeft plaatsgevonden moeilijk ongedaan te maken zal zijn zonder grootschalige netto negatieve emissies. <ref>[https://www.nature.com/articles/s41598-020-75481-z Jorgen Randers, Ulrich Goluke: An earth system model shows self-sustained thawing of permafrost even if all man-made GHG emissions stop in 2020 | Nature]</ref>

Om het klimaat te stabiliseren, moet de uitstoot van broeikasgassen stoppen. Daling van het CO2-niveau en daling van de temperatuur vraagt om andere maatregelen. <ref>
[https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007GL032388 H. Damon Matthews, Ken Caldeira: Stabilizing climate requires near-zero emissions | GRL]</ref> Zie daarvoor: Mitigatie.
<blockquote>'''Bronnen''':

‎<references />

</blockquote>

=== Cementproductie ===
De cementindustrie is de tweede belangrijkste oorzaak van het stijgende kooldioxidegehalte op Aarde. Een ander nadeel is dat beton wordt gebruikt om harde oppervlakken te creëren die verhinderen dat regenwater door de bodem wordt opgenomen. Dat vergroot de kans op bodemerosie, watervervuiling en overstromingen.<ref> [https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_impact_of_concrete Environmental impact of concrete | Wikipedia]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/s41467-023-43660-x Projecting future carbon emissions from cement production in developing countries | Nature]</ref>

Bij de productie van cement komt kooldioxide vrij. Dit komt doordat calciumcarbonaat (CaCO3) wordt afgebroken wanneer het wordt verhit, waarbij kooldioxide (CO2) en ongebluste kalk (CaO) worden gevormd. Er wordt ook veel energie gebruikt, vooral uit de verbranding van fossiele brandstoffen. De cementproductie is goed voor ongeveer 1,6 miljard ton kooldioxide per jaar — ongeveer 8% van de wereldwijde CO2-uitstoot.<ref>[https://ourworldindata.org/grapher/annual-co2-cement Annual CO₂ emissions from cement | Our World in Data]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Waterdamp ===
Sommige mensen — met name klimaatsceptici — denken dat waterdamp de belangrijkste oorzaak is van de huidige opwarming van de Aarde, maar dat is een omdraaiing van oorzaak en gevolg. Waterdamp neemt toe naarmate de Aarde warmer wordt, maar dit betekent niet dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming. Waterdamp versterkt de opwarming door andere broeikasgassen.<ref>[https://science.nasa.gov/earth/climate-change/steamy-relationships-how-atmospheric-water-vapor-amplifies-earths-greenhouse-effect/ Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Amplifies Earth’s Greenhouse Effect | NASA]</ref>
[[Bestand:Waterdamp broeikasgas.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Het mechanisme van de positieve terugkoppeling van waterdamp in de atmosfeer. Bron: NASA and NOAA Historic NWS Collection.'']]
Wanneer broeikasgassen zoals kooldioxide en in de atmosfeer methaan toenemen, stijgt de temperatuur op Aarde. Hierdoor neemt de verdamping boven water- en landoppervlakken toe. Warmere lucht kan meer vocht vasthouden (7% meer voor elke graad opwarming), dus komt er meer waterdamp in de lucht. De reden is dat waterdamp niet zo gemakkelijk condenseert en als neerslag uit de atmosfeer valt als bij lagere temperaturen. De waterdamp absorbeert net als kooldioxide en methaan de warmte die vanaf de Aarde wordt uitgestraald, waardoor de atmosfeer verder opwarmt en er nog meer waterdamp ontstaat.

Dit is een positieve terugkoppeling die het broeikaseffect versterkt. Geschat wordt dat dit effect meer dan het dubbele is van de opwarming die zou plaatsvinden door de toename van kooldioxide alleen.

De verklaring hiervoor is dat broeikasgassen in de droge lucht in de atmosfeer — kooldioxide, methaan, lachgas, ozon en chloorfluorkoolwaterstoffen — '''niet-condenseerbare''' gassen zijn. Niet-condenseerbare gassen kunnen (onder natuurlijke, aardse omstandigheden) niet vloeibaar worden, zelfs bij de zeer koude temperaturen aan de bovenkant van de troposfeer, op de grens van de stratosfeer. Terwijl de atmosferische temperaturen veranderen, blijft de concentratie van niet-condenseerbare gassen stabiel, tenzij menselijke activiteiten hun concentratie verhogen.

Waterdamp daarentegen is een '''condenseerbaar''' broeikasgas — het kan van een gas in een vloeistof veranderen. De concentratie is afhankelijk van de temperatuur van de atmosfeer. Hierdoor is waterdamp het enige broeikasgas waarvan de concentratie toeneemt ''door de'' opwarming van de atmosfeer, waardoor de atmosfeer nog meer opwarmt. Als andere terugkoppelingen worden meegerekend, is de totale opwarming door een potentiële verandering van 1°C veroorzaakt door CO2 in werkelijkheid wel 3°C.

Als niet-condenseerbare broeikasgassen niet zouden toenemen, zou de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer onveranderd zijn ten opzichte van het niveau van voor de Industriële Revolutie.

Een uitvoerige bespreking van de klimaatmythe dat waterdamp de oorzaak is van de opwarming en niet kooldioxide en andere door de mens uitgestoten broeikasgassen, vind je op de site van Skeptical Science.<ref>[https://skepticalscience.com/water-vapor-greenhouse-gas.htm Explaining how the water vapor greenhouse effect works | Skeptical Sc8ence]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== Methaan ===
Methaan, CH4, draagt aanzienlijk bij aan de opwarming van de Aarde en is verantwoordelijk voor ongeveer 30% van de klimaatverandering sinds het pre-industriële tijdperk. Over een periode van 100 jaar is het 28 keer effectiever dan kooldioxide in het vasthouden van warmte en 84 keer effectiever over een periode van 20 jaar. <ref>[https://www.usgs.gov/news/featured-story/climate-warming-likely-cause-large-increases-wetland-methane-emissions Climate Warming is Likely to Cause Large Increases in Wetland Methane Emissions | USGS]</ref><ref> [https://energy.ec.europa.eu/topics/carbon-management-and-fossil-fuels/methane-emissions_en Methane Emissions | European Commission]</ref>

Methaanemissies zijn voornamelijk het gevolg van menselijke activiteiten, onder andere kolenmijnen, aardgaslekken, afvalwaterzuiveringsinstallaties, scheten en oprispingen van herkauwers zoals koeien, schapen en geiten, rottend organisch afval op stortplaatsen, en termietenheuvels. (Zelfs lactose-intolerante familieleden dragen in minieme hoeveelheden bij aan deze uitstoot!) <ref>[https://climate.mit.edu/ask-mit/how-much-does-natural-gas-contribute-climate-change-through-co2-emissions-when-fuel-burned How much does natural gas contribute to climate change through CO2 emissions when the fuel is burned, and how much through methane leaks? | MIT Climate Portal]</ref>

Methaan wordt in de atmosfeer snel omgezet in kooldioxide en draagt op die manier bij aan het broeikaseffect.<ref>[https://theconversation.com/i-was-an-exxon-funded-climate-scientist-49855 I was an Exxon-funded climate scientist | The Conversation]</ref>

Andere bronnen van methaanuitstoot zijn uitdrogende veenmoerassen en ontdooiende permafrost (= permanent bevroren bodem).<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

= '''Verdieping''' =

=== '''Verdieping:''' Basislijn ‘Parijs’ ===

De Overeenkomst van Parijs definieert “pre-industriële” niveaus niet expliciet, wat leidt tot verschillende interpretaties. Over het algemeen wordt de periode 1850-1900 gebruikt als basislijn, die het begin van de uitstoot van broeikasgassen door de industriële revolutie weergeeft. Sommige onderzoekers beweren echter dat een eerdere periode, zoals 1720-1800, een nauwkeurigere basislijn kan zijn vanwege lagere concentraties broeikasgassen en natuurlijke klimaatvariabiliteit in die tijd. Het IPCC heeft in zijn rapporten ook verwezen naar 1750 als pre-industriële marker.<ref> https://www.climate-lab-book.ac.uk/2017/defining-pre-industrial/ </ref><blockquote>'''Bron:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': Correlatie CO2 — temperatuur ===
[[Bestand:Surface temperature CO2.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Gemiddelde oppervlaktetemperatuur en concentratie van kooldioxide (CO2) in de atmosfeer 1850-2023). Bron: NOAA.'']]
Gedurende de geschiedenis van de Aarde hebben natuurlijke oorzaken, zoals astronomische variaties (variaties in de stand van de aardas en de baan van de Aarde om de zon) en vulkanisme, geleid tot schommelingen in de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer. Deze waren de drijvende kracht achter natuurlijke klimaatveranderingen, zoals ijstijden en warmere periodes.
[[Bestand:CO2 Antarctic temperature.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Correlatie van kooldioxideconcentratie en temperatuur. Gegevens van ijskernen in Antarctica. Bron: NASA. Grafieken door Robert Simmon van data uit Lüthi et al., 2008, en Jouzel et al., 2007.''<ref>[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle/page4.php Changes in the Carbon Cycle | NASA]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature06949 High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present | Nature]</ref><ref>[https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.1141038 Orbital and Millennial Antarctic Climate Variability over the Past 800,000 Years | Science]</ref>]]
De hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer is de afgelopen 800.000 jaar nauw gecorreleerd met de temperatuur. Oorspronkelijk werden temperatuurveranderingen veroorzaakt door astronomische variaties, maar verhoogde temperaturen leidden tot het vrijkomen van CO₂ in de atmosfeer, wat de opwarming verder versnelde. Gegevens uit ijskernen op Antarctica bevestigen deze lange-termijn correlatie, tot ongeveer 1900.<ref>[https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/ A Graphical History of Atmospheric CO2 Levels Over Time | Earth.Org]</ref><ref>[https://www.nature.com/articles/nature10915 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation | Nature]</ref>

Wanneer we nog verder teruggaan in de tijd, zien we dezelfde correlatie tussen CO₂-concentratie in de atmosfeer en de oppervlaktetemperatuur op Aarde. Wanneer CO2 laag is, is de Aarde koud, wanneer die hoog is, is de Aarde warm of zelfs heet, met temperaturen variërend van 11 tot 36 °C. CO₂ is de belangrijkste aandrijving van het klimaat. Dat blijkt uit een analyse die geologische gegevens tot 485 miljoen jaar geleden combineert met modelonderzoek. De studie laat verder zien dat de temperatuur over de afgelopen 2 miljoen jaar gemiddeld 15 °C was, met schommelingen niet groter dan 5 °C.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>

Het team verzamelde meer dan 150.000 schattingen van de temperatuur in de oudheid, berekend op basis van vijf verschillende chemische indicatoren voor temperatuur die bewaard zijn in fossiele schelpen en andere soorten organisch materiaal. Hun collega's van de Universiteit van Bristol maakten meer dan 850 modelsimulaties van hoe het klimaat op aarde er in verschillende perioden in het verre verleden uit zou kunnen hebben gezien op basis van de positie van de continenten en de samenstelling van de atmosfeer. De onderzoekers combineerden vervolgens deze twee groepen gegevens om de meest nauwkeurige curve te maken van hoe de temperatuur op aarde de afgelopen 485 miljoen jaar heeft gevarieerd.
Het huidige klimaat is veel koeler en met matiger temperatuurvariaties dan in het grootste deel van daaraan voorafgaande tijd. Echter, de huidige opwarming gaat in een tempo dat vele malen sneller is dan ooit in de lange aardgeschiedenis. Eerdere episoden van snelle opwarming gingen vaak gepaard met massale uitsterving.
<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Gevoeligheid ===
Uit nieuw onderzoek blijkt dat de temperatuur van de atmosfeer mogelijk gevoeliger is voor de CO₂-concentratie dan eerder werd aangenomen. Een verdubbeling van de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer zou volgens deze studie kunnen leiden tot een temperatuurstijging van 7 tot wel 14 graden Celsius.<ref> [https://www.nioz.nl/en/news/co2-puts-heavier-stamp-on-temperature-than-thought CO2 puts heavier stamp on temperature than thought | NIOZ]</ref>

Deze bevindingen komen uit de analyse van bodemmateriaal uit de Stille Oceaan, nabij de kust van Californië, uitgevoerd door onderzoekers van NIOZ en de universiteiten van Utrecht en Bristol.<ref> [https://www.nature.com/articles/s41467-024-47676-9 Continuous sterane and phytane δ13C record reveals a substantial pCO2 decline since the mid-Miocene | Nature]</ref>

"De geconstateerde temperatuurstijging is aanzienlijk groter dan de 2,3 tot 4,5 graden waar het VN-klimaatpanel, het IPCC, tot nu toe rekening mee hield," aldus Caitlyn Witkowski, de hoofdauteur van het artikel. De door deze onderzoekers gevonden waarde van de klimaatgevoeligheid komt overeen met de 8 °C bij een verdubbeling van CO2 die ander onderzoek opleverde.<ref> [https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705 A 485-million-year history of Earth’s surface temperature | Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Levensduur van CO2 in de atmosfeer ===
Klimaatsceptici voeren vaak aan dat CO2 niet kan bijdragen aan de opwarming, omdat het maar kort in de atmosfeer blijft. Dat argument wordt weerlegd op de site skepticalscience.com.

De redenering van klimaatsceptici gaat als volgt:

# Voorspellingen voor het Global Warming Potential (GWP) door het IPCC gaan over het opwarmende effect van CO2 op verschillende tijdschalen; 20, 100 en 500 jaar.
# Maar CO2 heeft slechts een levensduur van 5 jaar in de atmosfeer.
# Daarom kan CO2 niet de opwarming op lange termijn veroorzaken die het IPCC voorspelt.

Deze bewering is onjuist. (A) is waar. (B) is ook waar. Maar B is irrelevant en misleidend, dus daaruit volgt niet dat C daarom waar is. Dit is de bekende drogredenering ''non sequitur''.

De bewering hangt af van wat levensduur betekent. Om dit te begrijpen, moeten we eerst begrijpen wat een boxmodel is. In een milieu context worden systemen vaak beschreven door vereenvoudigde box modellen. Een eenvoudig voorbeeld (uit de schooltijd) van de watercyclus heeft slechts 3 boxen: wolken, rivieren en de oceaan.

In de woordenlijst van het 4e IPCC-Assessment Report heeft “levensduur” verschillende betekenissen. De meest relevante is:<blockquote>Omlooptijd (T) (ook wel globale atmosferische levensduur genoemd) is de verhouding tussen de massa M van een reservoir (bijvoorbeeld een gasvormige verbinding in de atmosfeer) en de totale verwijderingssnelheid S uit het reservoir: T = M / S. Voor elk verwijderingsproces kunnen afzonderlijke omlooptijden worden gedefinieerd. In de bodemkoolstof biologie wordt dit de gemiddelde verblijftijd genoemd.</blockquote>Met andere woorden, de verblijftijd is de gemiddelde tijd die een individueel deeltje doorbrengt in een bepaalde box. Het wordt berekend als de grootte van de box (reservoir) gedeeld door de totale stroomsnelheid in (of uit) een box.

[[Bestand:Levensduur CO2 atmosfeer.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Dit diagram van de koolstofcyclus toont de opslag en jaarlijkse uitwisseling van koolstof tussen de atmosfeer, de hydrosfeer en de geosfeer in gigaton - of miljarden tonnen - koolstof (GtC). Het verbranden van fossiele brandstoffen door mensen voegt ongeveer 5,5 GtC koolstof per jaar toe aan de atmosfeer.'']]In het bovenstaande diagram van de koolstofcyclus zijn er twee reeksen getallen. De zwarte getallen geven de grootte van de box aan, in gigaton koolstof (GtC). De paarse getallen zijn de fluxen (of stroomsnelheid) van en naar een box in gigaton koolstof per jaar (Gt/j).

Even snel tellen leert dat er elk jaar ongeveer 200 Gt C de atmosfeer verlaat en binnenkomt. Bij een eerste benadering kunnen we, gezien de grootte van het reservoir van 750 Gt, uitrekenen dat de verblijftijd van een gegeven molecuul CO2 750 Gt C / 200 Gt C . y-1 = ongeveer 3-4 jaar. Zorgvuldig tellen van de bronnen (aanvoer) en putten (afvoer) laat echter zien dat er een netto onbalans is; koolstof in de atmosfeer neemt toe met ongeveer 3,3 Gt per jaar.

Het is waar dat een individuele CO2-molecuul een korte verblijftijd heeft in de atmosfeer. Maar wanneer een CO2-molecuul de atmosfeer verlaat, ruilt het in de meeste gevallen gewoon van plaats met een molecuul in de oceaan. Het opwarmingsvermogen van CO2 heeft dus weinig te maken met de verblijftijd van individuele CO2 moleculen in de atmosfeer.

Wat echt bepalend is voor het opwarmingsvermogen is hoe lang de extra CO2 in de atmosfeer blijft. CO2 is in wezen chemisch inert in de atmosfeer en wordt alleen verwijderd door biologische opname en door het oplossen in de oceaan. Biologische opname (met uitzondering van de vorming van fossiele brandstoffen) is koolstofneutraal: Elke boom die groeit zal uiteindelijk sterven en ontbinden, waarbij CO2 vrijkomt. (Ja, er is misschien wat winst te behalen door herbebossing, maar die is waarschijnlijk klein vergeleken met de uitstoot van fossiele brandstoffen).

Het oplossen van CO2 in de oceanen gaat snel, maar het probleem is dat de bovenkant van de oceaan “vol raakt” en de bottleneck is dus de overdracht van koolstof van het oppervlaktewater naar de diepe oceaan. Deze overdracht wordt grotendeels bepaald door de lange omlooptijd van de oceaan van 500-1000 jaar. Daarom is een tijdschaal voor het CO2 opwarmingspotentieel tot 500 jaar heel redelijk.<blockquote>'''Bronnen''':

[https://skepticalscience.com/co2-residence-time.htm CO2 emissions change our atmosphere for centuries]

[https://archive.ipcc.ch/pdf/glossary/ar4-wg1.pdf IPCC AR4 Annex I Glossary]

[https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle The Carbon Cycle]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Methaan, krachtig broeikasgas ===
[[Bestand:Global methane budget 2010-2019.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Bron: Global Carbon Project''<ref>[https://www.globalcarbonproject.org/methanebudget/index.htm Global Methane Budget | The Global Carbon Project]</ref>]]
Bij het vergelijken van de effecten van methaan (CH4) en kooldioxide (CO2) zijn twee dingen belangrijk. Ten eerste is methaan een veel krachtiger broeikasgas dan kooldioxide. Ten tweede is de verblijftijd in de atmosfeer veel korter voor methaan dan voor kooldioxide, omdat methaan vrij snel wordt omgezet naar kooldioxide. Als gevolg daarvan neemt de bijdrage van methaanemissies in het verleden aan de opwarming van de aarde in de loop van de tijd af, simpelweg omdat deze emissies geleidelijk door natuurlijke processen uit de atmosfeer worden verwijderd.

Over een periode van 100 jaar kan dezelfde hoeveelheid methaan als kooldioxide de Aarde ongeveer 30 keer meer opwarmen. Over een periode van alleen de eerste twintig jaar na uitstoot is het aardopwarmingsvermogen van methaan meer dan 80 keer zo groot als dat van een gelijke hoeveelheid kooldioxide. Hoe langer de toekomstige tijdschaal, hoe lager de impact van methaan dat al in de atmosfeer is vrijgekomen. De andere kant van het verhaal is dat als je de opwarming van de aarde snel wilt afremmen, een vermindering van de methaanuitstoot heel effectief is.

Meer informatie over het methaanbudget, en het verminderen van de effecten van de toenemende methaanuitstoot is te vinden op de site Global Methane Budget 2000–2020 en een artikel in Environmental Research Letters.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-115/ Global Methane Budget 2000–2020 Global Methane Budget 2000–2020 | Earth System Science Data]</ref><ref> [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ad6463 Human activities now fuel two-thirds of global methane emissions | Environmental Research Letters]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping''': lachgas ===
Lachgas (N2O) is een krachtig broeikasgas, en de uitstoot ervan neemt al decennia toe, voornamelijk door mestproductie en het gebruik van kunstmest. Wanneer we spreken over de stikstofcrisis, gaat het vaak over stikstofverbindingen die de bodem en het oppervlaktewater, zoals sloten, rivieren, meren en oceanen, vervuilen. Deze stikstof komt uit dierlijke mest, kunstmest of wordt uitgestoten door auto's, fabrieken en de verbranding van biomassa, en schaadt de biodiversiteit.

Het stikstofprobleem is echter breder dan dat. Bacteriën en chemische processen in de bodem en het water zetten een deel van deze stikstofverbindingen om in lachgas, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

=== '''Verdieping:''' Fossiele koolstof herkennen ===
We weten dat de CO2 concentratie in de atmosfeer is toegenomen door menselijke activiteit doordat 1) die stijging is begonnen sinds de Industriële Revolutie en daarna is versneld, en 2) doordat verbranden van fossiele brandstoffen de verhouding van koolstofisotopen 12C en 13C in de atmosfeer verandert.

CO2 afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen of bossen heeft een heel andere isotopensamenstelling dan CO2 in de atmosfeer. Dit komt doordat planten een voorkeur hebben voor de lichtere isotopen (12C vs. 13C); ze hebben dus een lagere 13C/12C-verhouding. Omdat fossiele brandstoffen uiteindelijk afkomstig zijn van oude planten, hebben planten en fossiele brandstoffen allemaal ongeveer dezelfde 13C/12C-verhouding - ongeveer 2% lager dan die van de atmosfeer. Naarmate CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee vermengt, neemt de gemiddelde 13C/12C-verhouding van de atmosfeer af.

Reeksen jaarlijkse boomringen die duizenden jaren teruggaan zijn nu geanalyseerd op hun 13C/12C-verhoudingen. Omdat de leeftijd van elke ring precies bekend is, kunnen we een grafiek maken van de atmosferische 13C/12C-verhouding versus de tijd. Wat blijkt: op geen enkel moment in de afgelopen 10.000 jaar waren de 13C/12C-verhoudingen in de atmosfeer zo laag als nu. Bovendien beginnen de 13C/12C-verhoudingen dramatisch te dalen op het moment dat de CO2 begint toe te nemen — rond 1850 na Christus. Dit is precies wat we verwachten als de toegenomen CO2 inderdaad het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Dit wordt bevestigd door metingen van de 13C/12C-verhouding in de oceanen, al gaan die niet zover terug als de metingen aan boomringen. Metingen aan luchtbellen in ijskernen van Antarctica en Groenland geven hetzelfde beeld: de menselijke vingerafdruk wordt sterker vanaf het begin van de Industriële Revolutie.<blockquote>'''Bron''': [https://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/ RealClimate: How do we know that recent CO2 increases are...]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Welke broeikasgassen dragen hoeveel bij? ===
[[Bestand:Physical drivers of climate change.png|gecentreerd|miniatuur]]
Deze grafiek toont de belangrijkste broeikasgassen: kooldioxide (CO₂), methaan (CH4) en waterdamp (H2O), en hun bijdrage aan de opwarming van de atmosfeer, gemeten in graden Celsius. Zonder deze gassen zou de aarde een onleefbare, ijskoude planeet zijn.

Er zijn natuurlijke bronnen van kooldioxide in de atmosfeer, zoals de uitstoot van gassen uit de oceaan, ontbindende vegetatie en andere biomassa, vulkaanuitbarstingen, natuurlijk voorkomende bosbranden en zelfs oprispingen van herkauwende dieren. Deze natuurlijke bronnen van kooldioxide worden gecompenseerd door ‘sinks’, zoals fotosynthese door planten op het land en in de oceaan, directe absorptie in de oceaan en de vorming van bodems en veen.

Zwaveldioxide, stikstofoxiden en aerosolen stimuleren de wolkenvorming, wat een afkoelend effect op de atmosfeer heeft. Het nettoresultaat van broeikasgasuitstoot en wolkenvorming is echter een opwarming van de atmosfeer.<blockquote>'''Bron''': [https://science2017.globalchange.gov/chapter/2/ Climate Science Special Report: Physical Drivers of Climate Change]</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Vulkanen ===
Vulkanen zijn een andere bron van CO2. Vulkanen kunnen van invloed zijn op klimaatverandering. Bij een grote explosieve uitbarsting worden veel vulkanisch gas, aerosoldruppels en as de stratosfeer in gestuurd. De meeste as die terug op aarde valt, wordt binnen enkele dagen of weken afgevoerd en heeft dus niet veel effect op klimaatverandering. Gassen zoals zwaveldioxide die vrijkomen door vulkanen kunnen echter wereldwijde afkoeling veroorzaken, terwijl vulkanische koolstofdioxide, dat een broeikasgas is, de opwarming van de aarde kan bevorderen.

In het geologische verleden hebben ze, naast andere factoren, bijgedragen aan klimaatverandering. De hoeveelheid CO2 die individuele vulkanen uitstoten, valt echter in het niet bij wat er nu de atmosfeer in gaat. Alle vulkanen die in deze tijd op de planeet actief zijn, stoten minder dan één procent van de kooldioxide uit die menselijke activiteiten veroorzaken. (Zie ook de grafiek in Verdieping: Verder terug in de tijd.)

Een uitzondering hierop vormen grote, zg. ‘flood basalt events’. Dat zijn langdurige perioden van uitvloeien van lava over enorme gebieden waarbij ook kooldioxide in grote hoeveelheden vrijkomt. Die gebeurtenissen hebben in het verleden invloed gehad op het klimaat en het uitsterven van soorten. Het belangrijkste effect lijkt te zijn het vertragen van het herstel na een broeikas opwarming. De laatste van deze gebeurtenissen vond tientallen miljoenen jaren geleden plaats. Op dit moment is daarvan geen sprake.<ref>[https://www.nature.com/articles/s41561-024-01574-3 Cryptic degassing and protracted greenhouse climates after flood basalt events | Nature Geoscience]</ref>

Dat weerlegt dan ook de claim van sommige klimaatsceptici dat de uitstoot door fossiele brandstoffen lager is dan die door vulkanen.<ref>[https://skepticalscience.com/volcanoes-and-global-warming.htm Do volcanoes emit more CO2 than humans? | Skeptical Science]</ref>
<blockquote>'''Bronnen:'''

‎<references />

</blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofputten (‘carbon sinks’) ===
De verklarende woordenlijst van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) definieert koolstofputten (carbon sink) als “Een reservoir (natuurlijk of menselijk, in bodem, oceaan en planten) waar een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas wordt opgeslagen. Merk op dat UNFCCC artikel 1.8 naar een put verwijst als elk proces, activiteit of mechanisme dat een broeikasgas, een aërosol of een voorloper van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert." (IPCC, n.d.).

Een '''koolstofput''' is een natuurlijk of kunstmatig koolstofvastlegging (''sequestration'') proces dat een broeikasgas, een aërosol of een precursor van een broeikasgas uit de atmosfeer verwijdert. Deze putten vormen een belangrijk onderdeel van de natuurlijke koolstofcyclus. Een overkoepelende term is '''koolstofreservoir''', dat zijn alle plaatsen waar koolstof op Aarde kan zijn, dus de atmosfeer, oceanen, bodem, flora, reservoirs van fossiele brandstoffen enzovoort. Een koolstofput is een soort koolstofreservoir dat het vermogen heeft om meer koolstof uit de atmosfeer op te nemen dan er vrijkomt.
[[Bestand:Koolstofputten.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Werking van koolstofputten (carbon sinks).''<ref name=":0">[https://xcaliburmp.com/solution/smart-natural-carbon-sink/ Natural Carbon Sink - Xcalibur Smart Mapping]</ref>]]De oceanen zijn verreweg de grootste koolstofput. Phytoplankton (plantaardig plankton) verwerkt door fotosynthese een deel van de kooldioxide uit de atmosfeer de rest wordt opgenomen in het oceaanwater en zorgt daar voor een toename van de zuurgraad. Zie Oceaanverzuring.[[Bestand:Carbon Storage in Earths Ecosystems.jpg|gecentreerd|miniatuur|799x799px|''Koolstofbronnen en -putten op land.''<ref name=":0" />]]Bossen spelen een belangrijke rol bij de regulering van het klimaat. Ze absorberen koolstof, in de vorm van kooldioxide, uit de atmosfeer en slaan die op. Koolstof wordt op drie manieren opgeslagen. In levende biomassa zoals bladeren, takken, boomstammen en wortels. In dode biomassa, houtresten en bladstrooisel. In de bodem. Een groot deel van de koolstof lekt weer terug naar de atmosfeer, als gevolg van ontbossing, bosbranden en andere verstoring.

Wetlands, veenmoerassen, getijdegebieden en mangrovebossen, vormen de grootste koolstofput op land. Ook daar zien we een sterke achteruitgang van het vermogen om als koolstofput te functioneren.<blockquote>'''Bron:'''
‎<references /> </blockquote>

=== '''Verdieping:''' Koolstofcyclus ===
[[Bestand:Annual Carbon Emissions and their Partitioning.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Ontwikkeling van de jaarlijkse koolstofuitstoot en -reservoirs vanaf 1850. Gecombineerde componenten van het mondiale koolstofbudget als functie van de tijd, voor fossiele CO2-emissies. In het eerste diagram (a) staan jaarlijkse schattingen van elke flux (in Gt C jr-1) en in het tweede diagram (b) de cumulatieve flux (de som van alle voorgaande jaarlijkse fluxen, in Gt C) sinds het jaar 1850. Koolstofputten tellen niet precies op tot de som van de emissies, wat resulteert in een budgettaire onbalans (BIM) die wordt weergegeven door het verschil tussen de onderste rode lijn (die de totale emissies weerspiegelt) en de som van de koolstoffluxen in de oceaan, op het land en in de atmosfeer.'']]
De grafiek laat zien dat het grootste deel van de CO₂-uitstoot wordt opgenomen door natuurlijke CO₂-reservoirs (‘sinks’), zoals plantengroei en de bodem (Land sink) en oceanen (Ocean sink). Deze kunnen echter ook broeikasgassen vrijgeven wanneer de aarde door niet-natuurlijke oorzaken opwarmt, wat het broeikaseffect versterkt. Vanaf ongeveer 1950 is de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer versneld toegenomen (Atmospheric growth). De ‘sinks’ hebben onvoldoende capaciteit om de uitstoot van broeikasgassen op te nemen.
[[Bestand:Global_carbon_cycle.jpg|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''Schematische weergave van de totale verstoring van de mondiale koolstofcyclus door antropogene activiteiten, wereldwijd gemiddeld voor het decennium 2013-2022. De antropogene verstoring vindt plaats boven op een actieve koolstofcyclus, met fluxen en voorraden op de achtergrond.''<ref>[https://essd.copernicus.org/articles/15/5301/2023/ Global Carbon Budget 2023 | Earth System Science Data]]</ref>]]

Deze inventarisatie in 2023 van de koolstofcyclus (die vanaf 2011 jaarlijks wordt geüpdatet) geeft aan dat de wereldwijde fossiele CO2-uitstoot (inclusief de opname door cement) verder zal toenemen tot 1,4% boven het niveau van vóór de pandemie van 2019. De auteurs berekenen het resterende koolstofbudget voor een 50% waarschijnlijkheid om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5, 1,7 en 2 °C. Die is gereduceerd tot respectievelijk 75 Gt C (275 Gt CO2), 175 Gt C (625 Gt CO2) en 315 Gt C (1150 Gt CO2) vanaf begin 2024. Uitgaande van de emissieniveaus van 2023 komt dat overeen met ongeveer 7, 15 en 28 jaar.
[[Bestand:Componenten mondiale koolstofbudget.png|gecentreerd|miniatuur|650x650px|''De 2013-2022 tienjaarsgemiddelde componenten van het mondiale koolstofbudget, gepresenteerd voor '''(a)''' fossiele CO2-emissies (EFOS), '''(b)''' emissies door veranderingen in landgebruik (ELUC), '''(c)''' de CO2-sink in de oceaan (SOCEAN), en '''(d)'''de CO2-sink op het land (SLAND). Positieve waarden voor EFOS en ELUC staan voor een flux naar de atmosfeer, terwijl positieve waarden voor SOCEAN en SLAND staan voor een flux van de atmosfeer naar de oceaan of het land (koolstofput). In alle panelen staan de gele en rode kleuren voor een bron (flux van het land of de oceaan naar de atmosfeer) en de groene en blauwe kleuren voor een sink (flux van de atmosfeer naar het land of de oceaan). Alle eenheden zijn in kilogram koolstof per vierkante meter per jaar (kg C m-2 jr-1).'']]
In de historische periode 1850-2022 was 31 % van de historische emissies afkomstig van veranderingen in landgebruik en 69 % van fossiele emissies. De emissies van fossiele brandstoffen zijn sinds 1960 echter aanzienlijk toegenomen, terwijl veranderingen in landgebruik dat niet hebben gedaan, en daarom was de bijdrage van veranderingen in landgebruik aan de totale antropogene emissies in recente perioden kleiner (18% in de periode 1960-2022 en tot 12% in de periode 2013-2022).

Stijging van de zeewatertemperatuur kan ertoe leiden dat de oceanen minder CO2 kunnen opnemen. Op het land veroorzaken droogte en natuurbranden een afname van de CO2 opname capaciteit van de bodem. Beide hebben een toename van CO2 in de atmosfeer tot gevolg.<ref>[https://academic.oup.com/nsr/article/11/12/nwae367/7831648 Low latency carbon budget analysis reveals a large decline of the land carbon sink in 2023 | National Science Review]</ref>

Een groot internationaal team publiceert jaarlijks een update van de wereldwijde koolstofbalans. De meest recente is die voor 2024.<ref>[https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2024-519/ Global Carbon Budget 2024 | Earth System Science Data]</ref>
‎<blockquote>'''Bronnen:'''
‎<references /> </blockquote>