Meest recente stand van zaken
Samenvatting
Sinds het begin van de Industriële Revolutie, zo’n 200 jaar geleden, is de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer enorm gestegen tot een niveau dat de afgelopen 800.000 jaar niet is voorgekomen. Dit heeft ons in onbekend terrein gebracht, waarbij het risico bestaat dat de Aarde onleefbaar wordt voor de meeste planten en dieren inclusief de mens als deze trend zich voortzet.
Inmiddels is de gemiddelde opwarming in 2024 boven de 1,5 °C gestegen, de afgesproken limiet in het Akkoord van Parijs.
Alarm
Een inventarisatie van klimaatindicatoren in 2024 concludeert dat we op de rand staan van een onomkeerbare klimaatramp. Dit is zonder enige twijfel een wereldwijde noodsituatie. Een groot deel van de structuur van het leven op Aarde is in gevaar. We komen in een kritieke en onvoorspelbare nieuwe fase van de klimaatcrisis.
Al vele jaren luiden wetenschappers, waaronder een groep van meer dan 15.000, de noodklok over de dreigende gevaren van klimaatverandering door toenemende uitstoot van broeikasgassen en verandering van ecosystemen. Al een halve eeuw wordt de opwarming van de aarde correct voorspeld, zelfs voordat deze werd waargenomen - en niet alleen door onafhankelijke academische wetenschappers, maar ook door bedrijven die fossiele brandstoffen gebruiken.
Ondanks deze waarschuwingen gaan we nog steeds de verkeerde kant op; de uitstoot van fossiele brandstoffen is gestegen tot een recordhoogte, de 3 warmste dagen ooit vonden plaats in juli van 2024 en het huidige beleid zet ons op koers voor een piekopwarming van ongeveer 2,7 graden Celsius (°C) in 2100. Tragisch genoeg slagen we er niet in om ernstige gevolgen te voorkomen en we kunnen nu alleen maar hopen dat we de omvang van de schade kunnen beperken.
We zijn getuige van de grimmige realiteit van de voorspellingen nu de gevolgen van het klimaat escaleren, met ongekende rampen over de hele wereld en menselijk en niet-menselijk lijden tot gevolg. We bevinden ons in een abrupte omslag van het klimaat, een nijpende situatie die nog nooit eerder is voorgekomen in de annalen van het menselijk bestaan. We hebben de planeet nu in klimatologische omstandigheden gebracht die wij of onze prehistorische verwanten binnen ons geslacht, Homo, nog nooit hebben meegemaakt.
Bron: The 2024 state of the climate report: Perilous times on planet Earth - BioScience
Broeikasgassen
Enkele belangrijke grafieken
Het aardoppervlak zet de energie van het zichtbare zonlicht om in infraroodstraling, die vervolgens langzaam de atmosfeer verlaat doordat broeikasgassen deze energie absorberen. Wanneer mensen meer broeikasgassen uitstoten, houdt de atmosfeer de energie langer vast, wat leidt tot een verdere stijging van de temperatuur.
Sinds 1880 is de gemiddelde temperatuur op aarde met ~1,3 °C gestegen, en sinds 1975 is de opwarming versneld met ongeveer 0,2 (±0,1) °C per decennium. Op het land zijn de maximumtemperaturen sinds 1975 zelfs twee keer zo snel gestegen, tot meer dan 1,7 °C.
Elke zomer verschijnen er meer verhalen over extreem en dodelijk weer, waarbij wetenschappers nu in staat zijn deze gebeurtenissen direct te koppelen aan klimaatverandering.
De waargenomen temperatuurveranderingen vanaf het begin van onze jaartelling tot nu worden vaak geïllustreerd met de bekende 'hockeystickgrafiek'. Deze toont een sterke correlatie (samenhang) tussen stijgende kooldioxide (CO2)-niveaus en de opwarming van de Aarde.
De CO2-gegevens zijn gebaseerd op metingen van luchtbellen in Antarctisch ijs, terwijl de wereldwijde temperatuurgegevens afkomstig zijn van het PAGES2k-project, een samenwerking van 78 paleo-klimatologen uit 24 landen.
Die correlatie is geen toeval. De natuurkundige principes van de relatie tussen de CO2 concentratie en de temperatuur van de atmosfeer zijn al sinds de 19e eeuw volledig bekend. Niet alleen stijgen temperatuur en CO2 tegelijkertijd, maar de temperatuurstijging wordt veroorzaakt door een stijgende CO2-concentratie. Chemici hebben ontdekt hoe CO2 kortgolvige infrarode straling omzet in langgolvige warmtestraling, waarmee duidelijk is dat CO2 ook daadwerkelijk klimaatverandering veroorzaakt.
Correlatie is interessant, maar wetenschappers willen graag causaliteit aantonen. Met andere woorden: niet alleen dat temperatuur en CO2 tegelijkertijd stijgen, maar dat de temperatuurstijging veroorzaakt wordt door een stijgende CO2-concentratie. Chemici hebben ontdekt hoe CO2 infrarode straling omzet in warmte, waarmee duidelijk is dat CO2 ook daadwerkelijk klimaatverandering veroorzaakt.
Zie ook Het broeikaseffect.
Animatie door Berkeley University van de relatie tussen de CO2-concentratie en de gemiddelde temperatuur op Aarde vanaf 1850. CO2-concentratie op de x-as en temperatuur op de y-as. De animatie eindigt met drie verschillende uitstoot scenario's die respectievelijk uitkomen op 1,8, 2,2 en 2,7 °C.
Bronnen: Guest post: Why does land warm up faster than the oceans?
WMO Greenhouse Gas Bulletin 2024
De World Meteorological Organization (WMO) van de VN publiceerde in oktober 2024 WMO Greenhouse Gas Bulletin No. 20. De concentratie broeikasgassen in de atmosfeer heeft in 2023 een recordhoogte bereikt. Koolstofdioxide hoopt zich sneller op dan ooit tevoren in de geschiedenis van de mensheid.
De voornaamste conclusies zijn:
- CO2-concentraties zijn in slechts 20 jaar met 11,4% gestegen
- Lange levensduur van CO2 in atmosfeer zet toekomstige temperatuurstijging vast
- El Niño en vegetatiebranden wakkeren piek aan in later deel van 2023
- Effectiviteit van koolstofputten zoals bossen kan niet als vanzelfsprekend worden beschouwd
Wetenschappers hebben geschat dat er jaarlijks $1tn tot $2tn geïnvesteerd moet worden om de uitstoot halverwege deze eeuw tot nul terug te brengen. Referentie?
Bronnen: WMO Greenhouse Gas Bulletin No. 20
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.
In oktober 2024 was de concentratie 422 ppm. 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 die 20.000 jaar geleden aan het einde van de laatste ijstijd werd waargenomen.
Bronnen:
Energy is a very long game: yet fossil fuel companies are...
Niets doen is geen optie
VN: wereld koerst af op 2,5 tot 2,9 graad opwarming. Alleen als de internationale gemeenschap ‘meedogenloos’ ingrijpt, kan de opwarming van de aarde beperkt blijven tot de 2 graden die de wereld als uiterste grens heeft gesteld. Om de opwarming te beperken tot 1,5 graden, moeten er vier keer zoveel klimaatmaatregelen komen als tot nu toe afgesproken.
Terwijl de uitstoot van broeikasgassen nieuwe hoogten bereikt, temperatuurrecords sneuvelen en de gevolgen voor het klimaat toenemen, concludeert het Emissions Gap Report 2023 dat de wereld afstevent op een temperatuurstijging die ver boven de doelstellingen van het Akkoord van Parijs ligt, tenzij landen meer doen dan ze hebben beloofd.
Zoals de zaken er nu voor staan, zou het volledig uitvoeren van de onvoorwaardelijke Nationally Determined Contributions (NDC's) die in het kader van het Akkoord van Parijs zijn gedaan, de wereld op koers zetten om de temperatuurstijging deze eeuw te beperken tot 2,9°C boven het pre-industriële niveau. Door de voorwaardelijke NDC's volledig uit te voeren, zou dit dalen tot 2,5°C.
Het rapport roept alle landen op om de transformatie van koolstofarme ontwikkeling in de hele economie te versnellen. Landen met een grotere capaciteit en verantwoordelijkheid voor emissies zullen ambitieuzere maatregelen moeten nemen en ontwikkelingslanden moeten ondersteunen bij hun streven naar groei van de ontwikkeling met een lage uitstoot.
Honderden vooraanstaande klimaatwetenschappers verwachten dat de temperatuur deze eeuw wereldwijd tot minstens 2,5 °C zal stijgen, waardoor de internationaal overeengekomen doelstellingen worden overschreden en catastrofale gevolgen zullen optreden voor de mensheid en de planeet.
"De klimaatcrisis is DE bepalende uitdaging waar de mensheid voor staat en is nauw verweven met de ongelijkheidcrisis - zoals blijkt uit de toenemende voedselonzekerheid en bevolkingsverplaatsingen, en het verlies aan biodiversiteit." Celeste Saulo, vice-president van de World Meteorological Organization (WMO).
Bronnen:
Climate Science Special Report: Executive Summary
World’s top climate scientists expect global heating to blast past 1.5C target
Verdieping
Energie-onbalans
De energie-onbalans van de aarde dient als een fundamentele maatstaf waarmee de wetenschappelijke gemeenschap en het publiek kunnen beoordelen hoe goed de wereld reageert op de taak om de klimaatverandering onder controle te krijgen.
Dit onderzoek, dat de meest nauwkeurige, state-of-the-art warmte-inventarisatiestudie tot nu toe is, geeft aan dat de totale energie-onbalans van de planeet (d.w.z. de Earth Energy Imbalance (EEI), het verschil tussen de hoeveelheid energie van de zon die bij de aarde aankomt en de hoeveelheid die terugkeert naar de ruimte) onverminderd blijft toenemen en de afgelopen tien jaar (2010-2018) is verdubbeld ten opzichte van de gemiddelde waarde van 1971-2018. Slechts ongeveer 1% van deze warmte bevindt zich in de atmosfeer.
Het overgrote deel van de warmteoverschot (89%) wordt geabsorbeerd door de oceaan. Nieuwe evaluaties van boorgatmetingen laten zien dat de opwarming van het land 6% is. Ongeveer 4% van de overtollige warmte veroorzaakt verlies (smelten) van zowel landijs als drijfijs. Directe gevolgen van deze opwarming, veroorzaakt door warmtevasthoudend antropogeen CO2 in de atmosfeer, zijn onder andere zeespiegelstijging, ijsverlies en opwarming van de oceaan, het land en de atmosfeer.
De resultaten laten ook zien dat de EEI niet alleen doorgaat, maar zelfs toeneemt: de EEI steeg van 0,47 ± 0,1 naar 0,87 ± 0,12 W/m2 in de periode 2010-2018.
Factoren zoals de afname van wolken en zee-ijs, en de toename van sporengassen en waterdamp, dragen gezamenlijk bij aan de versnelde opname van warmte door de aarde, waardoor de positieve trend in EEI verder wordt versterkt.
Deze onbalans is meteen een sterk argument tegen de bewering van klimaatsceptici dat de opwarming wordt veroorzaakt door grotere zonne-activiteit.
Bronnen:
Heat stored in the Earth system: Where does the energy go? | CMEMS
Satellite and Ocean Data Reveal Marked Increase in Earth’s Heating Rate
Menselijke vingerafdruk
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 in de atmosfeer meetbaar verandert.
Koolstof bestaat uit drie verschillende isotopen: 12C, 13C en 14C. 12C komt het meest voor. 13C maakt ongeveer 1% uit van het totaal. 14C maakt slechts ongeveer 1 op de 1 miljard koolstofatomen uit.
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 lagere 13C/12C verhoudingen. 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. Als CO2 uit deze materialen vrijkomt in de atmosfeer en zich ermee mengt, neemt de gemiddelde 13C/12C verhouding van de atmosfeer af. En dat wordt bevestigd door talloze metingen.
Bron: RealClimate: How do we know that recent CO2 increases are...
Temperatuur
Temperatuurstijging
Op duizenden plaatsen in de wereld zijn weerstations die dagelijks de temperatuur meten. Die gegevens worden door meteorologische diensten en onderzoeksinstituten samengevat. Hoewel de methoden om daaruit de gemiddelde temperatuur op Aarde te berekenen verschillen, is er grote overeenstemming in resultaten.
Hoewel er kleine variaties zijn van jaar tot jaar, vertonen alle vijf de databases pieken en dalen die synchroon lopen. Ze laten allemaal een versnelde opwarming zien in de afgelopen decennia en allemaal laten ze het laatste decennium zien als het warmste.
De grafiek laat een aantal interessante trends zien. In lijn met de wereldwijde stijging van de temperatuur zien we ook in Nederland een stijging vanaf de Industriële Revolutie en een versnelde stijging vanaf 1950. Het 11-jarig gemiddelde geeft de invloed van de zonneactiviteit weer. Het 30-jarig gemiddelde laat zien dat er inderdaad sprake is van klimaatverandering.
Deze visualisatie laat zien hoeveel de Aarde in amper 140 jaar is opgewarmd. We zien zogenaamde temperatuuranomalieën, oftewel afwijkingen van de gemiddelde temperatuur, van 1880 tot 2021. De anomalieën zijn berekend ten opzichte van de basisperiode 1951-1980.
Todo: insert Youtube? link 2021TempAnomalyC_GISSTEMP_1080p30
Bronnen:
World of Change: Global Temperatures
Land warmt sneller op
Het land warmt sneller op dan de oceanen. Dat komt doordat water een grotere warmtecapaciteit heeft dan land; met andere woorden, water kan meer warmte opnemen. Dat betekent ook dat de oceanen de warmte langer vasthouden en zelfs wanneer de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer afneemt, dat die warmte nog heel lang wordt afgegeven aan de atmosfeer.
Uit wereldwijde waarnemingen blijkt dat de gemiddelde temperatuur op Aarde sinds de Industriële Revolutie met ongeveer 1,3 °C is gestegen. Hoewel sommige gebieden sneller opwarmen dan andere, zien we overal een stijging van de gemiddelde temperatuur.
Verdieping
Wat warmt op?
We zeggen: 'De Aarde warmt op', maar het zijn vooral de oceanen die opwarmen. Die maken het grootste deel van het aardoppervlak uit. Door hun grotere warmtecapaciteit staan de oceanen hun warmte langzamer af dan het land. Zelfs al zou de CO2 uitstoot vandaag stoppen dan zou de Aarde niet meteen afkoelen.
Als gevolg van de toename van CO2 in de atmosfeer heeft de aarde een overschot van ongeveer 8 zetajoule aan energie/jaar geabsorbeerd (het equivalent van een 50 megaton atoombom die elke 15 minuten ontploft), waarbij bijna alle energie naar de oceanen gaat.
Bron: Climate Change Fact
2019 jaar terug in de tijd
Wanneer we verder terugkijken in de tijd, zien we dat de huidige opwarming zonder precedent is in de afgelopen 2020 jaar.
Deze grafiek van Ed Hawkins combineert directe temperatuurmetingen met diverse klimaatreconstructies, op basis van boomringen, druipstenen, koralen, enz. Die bevatten een mate van onzekerheid die wordt aangegeven door de grijze band. De stijging van de temperatuur tijdens de laatste 50 jaar is groter en sneller dan ooit tevoren.
De Middeleeuwse warme periode was koeler dan de huidige periode. Afkoeling na grote, historische vulkaanuitbarstingen duurt meestal maar een paar jaar en heeft weinig effect op de langdurige temperatuurontwikkeling.
Het Maunder Minimum, is een periode tussen 1645 en 1715 waarin zonnevlekken zeldzaam waren. Dat wijst op een lagere zonneactiviteit en daarmee een daling van de hoeveelheid stralingsenergie op Aarde. Die wordt wel in verband gebracht met de Kleine IJstijd, tussen ongeveer 1350 en 1850, waarin de gemiddelde temperatuur ongeveer 1 °C lager was dan het gemiddelde. Of er sprake is van een causaal verband is allerminst zeker.
Bronnen:
Abrupt onset of the Little Ice Age triggered by volcanism and sustained by sea-ice/ocean feedbacks
A grand solar minimum would barely make a dent in human-caused global warming
Regionale verschillen
Gezien de immense omvang en warmtecapaciteit van de oceanen, is er een enorme hoeveelheid extra energie nodig om de gemiddelde jaarlijkse oppervlaktetemperatuur van de aarde ook maar een klein beetje te doen stijgen. Hoewel een toename van 1,3 graad Celsius sinds het pre-industriële tijdperk (1850-1900) misschien weinig lijkt, vertegenwoordigt dit een aanzienlijke toename van de geaccumuleerde warmte-energie.
Deze extra warmte leidt tot regionale en seizoensgebonden temperatuurpieken, vermindert de sneeuwbedekking en het zee-ijs, versterkt zware regenval en verstoort leefgebieden van planten en dieren, waarbij sommige soorten groter worden en andere juist kleiner.
Gevolgen voor de rest van het systeem
Samenvatting
De opwarming van de atmosfeer en oceanen heeft verstrekkende gevolgen voor andere elementen van het systeem Aarde, omdat onze planeet één onderling verbonden geheel vormt. Het is lastig om exacte veranderingen te voorspellen, aangezien het gaat om complexe en niet-lineaire processen. Bovendien blijken nieuwe voorspellingen doorgaans zorgwekkender dan eerdere inschattingen.
Oceanen
Deze time-lapse video van Google Earth laat zien hoe sinds 1984 op veel plaatsen in de wereld gletsjers zijn verdwenen en wat de consequenties daarvan zijn voor de zeespiegelstijging.
Animatie van de verzuring van de oceanen sinds 1850.
Deze kaart zou blauwe oceanen moeten laten zien. De pH-waarde van een gezonde oceaan is 8,2 en op veel plaatsen hebben we de grens van 7,95-8,0 al overschreden, waar het omslagpunt ligt. In die oceaangebieden sterven plankton (dat de zuurstof produceert die je inademt), krabben, garnalen, schelpdieren en vissen met schubben in een alarmerend tempo uit omdat hun schelpen oplossen.
De oceanen worden zuurder door de CO2-uitstoot van menselijke activiteiten. Hoe meer CO2 er in de atmosfeer wordt uitgestoten, hoe meer de oceanen absorberen en hoe “zuurder” ze worden, d.w.z. dat de pH-waarde van het zeewater daalt. De toename van CO2 in de oceanen heeft ervoor gezorgd dat de gemiddelde zuurgraad van het oceaanoppervlak met 30% is gestegen sinds het begin van de industriële revolutie.
Bronnen:
Global linkages – a graphic look at the changing Arctic (rev.1) | GRID-Arendal
Biosfeer
Todo
