Feedbacks en tipping points

Samenvatting

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.

Een feedbackloop waarbij alle outputs van een proces beschikbaar zijn als causale inputs voor dat proces

Er is sprake van terugkoppeling wanneer outputs van een proces 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). Zeker bij complexe systemen, met meerdere positieve en negatieve terugkoppelingen, zijn causale verbanden vaak moeilijk vast te stellen. Een kleine oorzaak in een onderdeel van het systeem kan dan onverwachte grote gevolgen hebben in andere onderdelen van het systeem.

Sommige effecten van de opwarming van de Aarde kunnen de opwarming versterken (positieve terugkoppelingen) of afremmen (negatieve terugkoppelingen). Bron: Wikipedia.

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.

In de verdieping staat een overzicht van 41 positieve en negatieve feedback loops die van invloed zijn op klimaatverandering. De belangrijkste worden hier besproken.

Kaart van feedback loops. Bron: Ripple et al. (2023).

Hierna een aantal voorbeelden van positieve en negatieve feedback loops.

Bronnen: ‎

Positieve terugkoppelingen

Positieve terugkoppelingen versterken de effecten van klimaatverandering en kunnen leiden tot tipping points: het klimaat slaat op hol. Een eenvoudig voorbeeld is de ijs-albedo positieve terugkoppeling waarbij smeltende sneeuw meer donkere grond blootlegt (met een lagere albedo), die op zijn beurt warmte absorbeert en ervoor zorgt dat meer sneeuw smelt.

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.

Op de site van het Feedback Loops Project zijn animaties te vinden van feedback door smeltend ijs.

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.

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.

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.

Het op grote schaal sterven van naaldbossen verzwakt een belangrijke koolstofput. Doordat minder bomen CO₂ opnemen, wordt de opwarming minder afgeremd.

Bronnen:

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. Dat is een welkome, negatieve feedback loop. Echter, doordat CO₂ minder goed oplost in warmer water zorgt opwarming van de oceanen voor vermindering van 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 in de huidige periode toe, waardoor er gevreesd wordt voor een op hol geslagen opwarming als de wereldwijde CO₂-uitstoot niet wordt gestopt.

Bronnen:

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.

Bron:

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.

Tabel van 41 terugkoppelingen. Bron: Ripple et al. (2023), Supplemental information.

Bronnen:

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.

Recent state-of-the-art onderzoek toont aan dat belangrijke omslagpunten al “mogelijk” zijn bij de huidige niveaus van opwarming en “waarschijnlijk” kunnen worden binnen het bereik van het Akkoord van Parijs van 1,5 tot 2°C opwarming. Dit zet vraagtekens bij de voorheen algemeen aanvaarde opvatting dat omslagpunten voor het klimaat een kleine kans hebben om overschreden te worden bij lage niveaus van opwarming.

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.

Bronnen:

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.

Bronnen:

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).

Bron:

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.

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.

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.

Verderop worden de volgende omslagpunten besproken:

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

Bron:

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:

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

Bron:

Gletsjers en poolijskappen

Positieve feedback > versterkt opwarming

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.

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 tipping systemen in de cryosfeer. 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 op basis van de huidige kennis geen duidelijke beoordeling mogelijk is.

Bron:

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 (ice shelves) 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. Rechts: Groot Brittanië op dezelfde schaal. 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 (ice shelf) 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.

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

Bronnen:

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.

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.

Nieuw onderzoek onder leiding van de Universiteit van Barcelona toont dat extreme smeltperioden - perioden van snel smeltende sneeuw en ijs - tijdens zomers in de afgelopen decennia bijna twee keer zo vaak zijn voorgekomen vergeleken met de periode 1950-1990. De onderzoekers gebruikten 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. Groenland zou in het volgende millennium 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 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). Zonder significante reducties in de uitstoot van broeikasgassen is het zeer waarschijnlijk dat Groenland binnen een millennium ijsvrij wordt.

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.

Bronnen:

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 volumes 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.

Zeeniveau projectie voor 2300. Twee IPCC scenario’s.

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.

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

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

In tegenstelling tot de Oost-Antarctische ijskap — die grotendeels op een hooggelegen ondergrond 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.

Bronnen:

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 zeespiegel (GMSL)-stijging bij verschillende emissiescenario's. De linkerkolom tonen de resultaten 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. Scenario RCP8.5. De grafieken tonen de mediane waarde (zwarte lijn) met de onzekerheid in stappen van 10% (blauwe band). Let op de uitgerekte y-assen in g en h.

Bron:

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.

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

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.

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.

Bron:

Toendra’s en permafrost

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.

Permafrost en klimaatverandering. 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.

Alternatieve visie

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.

Effect van bosbranden

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.

Koolstofputten en -bronnen in het Noordpoolgebied. (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).

Smeltende Arctische toendra. 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.

Bronnen:

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.

'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.

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 algemeen 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.”

Bronnen:

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.

Bronnen:

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 alternatieve reconstructie van hoe de AMOC de afgelopen 60 jaar is veranderd. Zij stellen vast dat er geen sprake is van een verzwakking van de AMOC.

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 zeeoppervlakte temperatuur als 'vingerafdruk' van AMOC-veranderingen (Caesar et al. 2018). Zij gebruikten de 'cold blob' temperatuuranomalie (nov-mei) als een manier om de AMOC-sterkte te meten.

'Cold blob' anomalie in de noordelijke Atlantische Oceaan. Waargenomen veranderingen in de luchttemperatuur nabij het aardoppervlak sinds het einde van de negentiende eeuw. Grijze gebieden geven een gebrek aan gegevens aan. Afbeelding credit: Zeke Hausfather, Berkeley Earth.

Andere studies hebben andere zee oppervlaktetemperatuur- of saliniteitspatronen gebruikt, evenals 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.

Bronnen:

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.

https://lnkd.in/gP5-2dG8

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.

https://lnkd.in/gznqvHaJ

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.

https://lnkd.in/ev6_2cXN

Regenwouden

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

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.”