Hoe veel warmer wordt het door een verdubbeling van CO2?

[Shadow112]

Hoe veel warmer wordt het door een verdubbeling van CO2?

Ook voordat de mens eraan begon te morrelen, veranderde het klimaat. Vaak doordat de CO2-concentratie veranderde. Maar daaruit is niet zomaar af te leiden hoe snel de wereld opwarmt door onze broeikasgassen, schrijft een Britse klimaatonderzoeker in Science.

Hoe veel warmer wordt de aarde als het CO2-gehalte van de atmosfeer verdubbelt? Die waarde wordt de 'climate sensitivity' genoemd, de klimaatgevoeligheid, en er is veel discussie over de vraag hoe hoog hij is. Ondanks tientallen jaren van onderzoek is de meest betrouwbare schatting nog hetzelfde als die van Svante Arrhenius in 1896: tussen de 2 en 4,5 graden Celsius. Maar, tekent klimaatwetenschapper Luke Skinner daarbij aan in Science: de onderste grens is daarbij inmiddels een stuk zekerder dan de bovengrens. Het kan dus nauwelijks minder zijn dan die 2 graden, maar eventueel wel een stuk meer dan 4,5. Zijn artikel gaat over de vraag of het wel mogelijk is om te spreken van één klimaatgevoeligheid van de aarde. Het antwoord is nee. Een blik op het verleden laat namelijk zien dat een CO2-verdubbeling of halvering heel verschillende effecten kan hebben.

Om precies te zijn heeft hij het niet over CO2 alleen, maar over een 'radiative forcing' (de hoeveelheid extra warmtestraling die de onderste laag van de atmosfeer vasthoudt – een goede Nederlandse vertaling is er niet voor) van 3,7 Watt per vierkante meter. Dat is de waarde die een CO2-verdubbeling zou opleveren. Maar door het op deze manier uit te drukken, tellen ook andere broeikasgassen mee, zoals methaan. Van wat er bekend is uit onderzoek naar het klimaat van vroeger tijden, is af te leiden dat de klimaatgevoeligheid enorm kan variëren. Van minder dan 1 tot meer dan 7 graden. Het gemiddelde ligt rond de 3. De enige echt belangrijke vraag is natuurlijk welke klimaatgevoeligheid de wereld van vandaag heeft en dus wat ons te wachten staat.

Maar daar komt nog iets bij. Over welke tijdschaal heb je het? Het kan duizenden jaren duren voordat het klimaat na een verandering van het CO2-gehalte weer in evenwicht is, schrijft Skinner, die zelf gespecialiseerd is in het reconstrueren van het klimaat in het verre verleden. Die reconstructies, meestal op basis van ijs- en bodemboringen, zijn niet zo gedetailleerd dat ze precies laten zien hoe snel het klimaat is veranderd. Ze laten vooral zien hoe de nieuwe evenwichtstoestand eruitziet. Van evenwicht is in onze tijd nog lang geen sprake. Aan de ene kant is de hoeveelheid broeikasgassen is zo snel toegenomen, dat de opwarming van de oceaan daar bij achterloopt. Maar aan de andere kant is ook de opname van CO2 door diezelfde oceaan nog niet voltooid, dus nu stoppen met de uitstoot zou waarschijnlijk op termijn leiden tot een verlaging van het aandeel CO2 in de lucht. Daarnaast is er nog de vraag hoe veel extra broeikasgassen de opwarming zelf in de lucht zal brengen, bijvoorbeeld doordat koolstofrijke bodems in het hoge noorden ontdooien en hoe sterk andere terugkoppelingen de opwarming verkleinen of vergroten.

In één opzicht hebben vrijwel alle voorspellingen tot nu toe de plank misgeslagen, aangezien zelfs de ergste pessimisten niet hadden gedacht dat het poolijs zo snel zou smelten als op dit moment te zien is. Omdat ijs veel zonne-energie direct terugkaatst, de ruimte in, terwijl open zee het bijna allemaal absorbeert, wordt de opwarming hierdoor versterkt. Ik heb Skinner een aantal vragen gesteld per e-mail, die hij uitgebreid heeft beantwoord. En dat terwijl hij zijn antwoorden begint met 'Mijn excuses voor de kortheid en de typefouten in wat er volgt; ik ben op fietsvakantie met mijn familie op het moment.' Die geef ik hier onder integraal weer, op wat overbodige bijzinnen na.

Speelt de snelheid waarmee de radiative forcing verandert ook een rol in de klimaatgevoeligheid?
'Dit draait om de vraag wat we opvatten als "evenwicht" in het klimaat en daarom de tijdschaal die we relevant achten. Als het systeem aarde een lange tijd nodig heeft om zich aan te passen aan een snelle verandering in forcing, of als er meerdere tijdschalen zijn voor aanpassingen (snelle voor dingen als wolken of waterdamp, en langzame voor dingen als ijskappen, oceaanstromingen, de hoeveelheid zuurstof in de oceaan en de ecosystemen die daarvan afhankelijk zijn), dan zouden we langer moeten wachten om te zien hoe het systeem reageert ten opzichte van de forcing, zelfs na een plotselinge verandering in de radiative forcing. De gevoeligheid op de lange termijn afleiden uit de huidige observaties is niet eenvoudig omdat de verandering zo snel gaat dat het klimaat uit evenwicht is, zelfs op de relatief korte schaal van tientallen jaren. Terwijl het geologisch archief ons juist toestaat, en soms dwingt, om naar de langetermijneffecten te kijken. Maar we moeten ook niet vergeten dat sommige terugkoppelingen in het verleden afhankelijk waren van de context. De hoge waarde van sommige klimaatgevoeligheden uit de prehistorie zouden te wijten kunnen zijn aan het feit dat ze ook langzamer terugkoppelingen omvatten (dat wil zeggen dat het evenwicht veel later bereikt werd dan observaties of modellen suggereren). Of het is mogelijk dat ze bepaalde contextafhankelijke terugkoppelingen weerspiegelen.'

Hoe snel is die forcing in deze tijd veranderd, en hoe verhoudt dat zich tot de veranderingen in het verleden die u in uw artikel bespreekt?
'De snelheid waarmee de CO2-forcing verandert is op dit moment veel groter dan alles dat we tot nu toe in het geologisch archief hebben gezien. Het geologisch archief laat zelden veranderingen van jaar op jaar zien, maar zoals ik in mijn artikel ook schrijf, worden ze in onze waarnemingen uitgesmeerd over langere periodes. Daardoor kan het zijn dat ons enkele zeer snelle stijgingen van CO2 in het verleden zijn ontgaan, hoewel dat geen heel grote kunnen zijn geweest. Want dan zouden ze wel zichtbaar zijn geworden. Zeker als je bedenkt dat grote hoeveelheden CO2 in de oceaan en atmosfeer behoorlijk wat tijd nodig hebben om verwijderd te worden via de verwering van bergen of veranderingen in de hele chemie van de oceaan: duizenden tot miljoenen jaren. Dus de huidige veranderingen van broeikasgassen lijken zeer groot en zeer snel, zelfs voor geologische begrippen.'

Hoe wordt het soort terugkoppeling meegerekend dat de broeikaswerking versterkt? Als een verdubbeling van CO2 automatisch leidt tot een verviervoudiging, doordat er nog veel meer CO2 in de atmosfeer terechtkomt, wordt de temperatuur die dat oplevert dan gezien als het resultaat van die eerste verdubbeling?
'Alweer is dit min of meer een kwestie van definitie. Het hangt af van ons vermogen om die aanvankelijke forcing te onderscheiden van terugkoppelingen die daaruit voortkomen. We weten wat onze historische CO2-uitstoot is, dus voor moderne tijden kunnen we dit doen (veel koolstof wordt opgenomen door de oceaan en de bodem op land, tenminste voorlopig). De terugkoppelingen waar jij het over hebt, worden vaak koolstof-klimaatterugkoppelingen genoemd: klimaatveranderingen, mogelijk door extra broeikasgassen, die zelf veranderingen in CO2 bewerkstelligen. Geologische reconstructies van CO2-veranderingen kunnen de oorzakelijke CO2-veranderingen niet onderscheiden van deze CO2-terugkoppelingen. Dus misschien zitten in de berekende paleoklimaatgevoeligheden soms grote koolstof-klimaatterugkoppelingen waarvan onbekend is of ze ook in de toekomst zullen optreden. Zulke terugkoppelingen zijn in ieder geval wel belangrijk. En over veel ervan, zoals effecten via veranderingen in ecosystemen of oceaanstromingen, is de kennis nog heel beperkt. Daar wordt nog onderzoek naar gedaan.'

'Dus, in het kort: wanneer we de aanvankelijke CO2-forcing kunnen onderscheiden van daaruit resulterende CO2-terugkoppelingen, ja, dan zouden we de resulterende temperatuurverandering voor rekening laten komen van dat eerste CO2. Maar dat is zelden of misschien wel nooit mogelijk als je geologische reconstructies gebruikt.'

Hoe waarschijnlijk is het dat een verdubbeling van CO2 in onze tijd (gerekend vanaf de 280 ppm die er voor 1850 in de lucht zat, of liever nog: ten opzichte van alle broeikasgassen samen in die tijd, uitgedrukt in CO2-equivalenten) zou leiden tot nog meer radiative forcing, en op welke tijdschaal?
Ingewikkeld, ik weet het, maar ik hoop dat u er iets over kunt zeggen. Dit komt neer op de vraag hoe groot de klimaatgevoeligheid op de lange termijn is, en of er abrupte veranderingen in het klimaat zullen optreden. Een deel van het punt dat ik wil maken is dat dit laatste geen onderdeel uitmaakt van de definitie van klimaatgevoeligheid. Een evenwicht bij 2,3 graden Celsius zou veel moeilijker te hanteren zijn als dat vergezeld wordt door de snelle ineenstorting van ecosystemen, abrupte verschuivingen in weerpatronen of een sterke verandering van jaar op jaar, om maar iets te noemen. Afgezien daarvan: als we weten wat de klimaatgevoeligheid is op de tijdschaal waarnaar we kijken, en we weten hoe de emissies zich ontwikkelen, dan kunnen we daaruit de opwarming en de verwachte terugkoppeling afleiden. Voor de emissiescenario's kun je het IPCC AR4 rapport raadplegen, of de nieuwe 'representative concentration profile' scenario's. Maar voor zover ik begrijp is het zeer waarschijnlijk dat we tegen het eind van de 21e eeuw een netto forcing hebben bereikt dat overeenkomt met een verdubbeling van CO2... ik denk dat alleen het meest optimistische scenario, waarbij de uitstoot zeer sterk wordt teruggedrongen, onder de 3 Watt per vierkante meter blijft, terwijl de rest daar ver boven komt. Dus, als de klimaatgevoeligheid op de korte termijn 3 graden is, dan zouden we zo veel opwarming in de 21e eeuw moeten zien. En als de klimaatgevoeligheid inclusief langzame terugkoppelingen veel groter is, dan zullen toekomstige generaties met veel meer dan die 3 graden te maken krijgen. Ik denk dat de meeste realistische scenario's uit het laatste IPCC-rapport, waarbij de uitstoot niet wordt teruggedrongen en die overeenkomen met wat er tot nu toe is gerealiseerd, voorzien dat we binnen 50 jaar op de 2 graden opwarming uitkomen. Maar nogmaals, het punt van mijn artikel is dat niets hiervan rekening houdt met abrupte veranderingen richting een (nieuwe) evenwichtstoestand, of het nu regionaal of wereldwijd is.'

'Het accuraat voorspellen van klimaatverandering in de komende tien jaar is uiterst belangrijk, maar we moeten ook proberen te achterhalen hoe de verre toekomst eruitziet en welke "verrassingen" tot abrupte veranderingen kunnen leiden, lokaal of wereldwijd. Niet alleen als zuiver wetenschappelijke vraag, maar ook vanuit een morele verantwoordelijkheid voor komende generaties en beschavingen. Klimaatwetenschap moet zich niet beperken tot voorspellingen op de korte termijn, onder meer omdat de langzamere en/of onvoorspelbare delen van het klimaatsysteem ook relevant zijn voor de samenlevingen van de toekomst.'

_{Bron: wetenschap24.nl}

[klimascepie]

Tja leuk maar volledig fout. Er wordt hier van uit gegaan dat CO2 voor de opwarming zorgt en van daar uit gaat men verder kijken. Op dit moment is de hele bel al door geprikt.