Antwoorden aan een klimaatscepticus

Over de voorbije miljoen jaar gingen ijstijden en tussenijstijden in elkaar over met een periodiciteit van ca. 100 000 jaar. De overgang tussen ijstijd en tussenijstijd werd telkens ingezet door een verandering van de baan van de Aarde rond de zon, maar die baan veranderde niet altijd op exact dezelfde manier. Een verschil in de stand van de aardas maakte dat de Aarde tijdens het Eemien meer zonlicht ontving dan tijdens het Holoceen (de huidige tussenijstijd). Dit verklaart waarom het Eemien warmer was dan het Holoceen (althans tot nu toe). Ook tijdens de overgang van ijstijd Saailien naar tussenijstijd Eemien was er een sterke en snelle toename van broeikasgassen in de atmosfeer (Figuur 1). Veel meer informatie over het Eemien als analoog voor de huidige opwarming vind je o.a. hier en hier.

Mijn blog ging over de CO₂ opname en opslag op het land, en ik zou het daar simpelweg op kunnen houden. Maar, hoe zit het eigenlijk met de koolstofopslag in de oceanen? Momenteel nemen de oceanen zo’n 26% van onze emissies op. In absolute waarde (Gt CO₂ per jaar) stijgt de CO₂ opname door de oceanen nog steeds, maar als fractie van onze uitstoot nemen de oceanen steeds minder koolstof op (Figuur 2C).

De buffercapaciteit van de oceanen neemt dus langzaam af. Veranderingen in oceaancirculatie als gevolg van de opwarming spelen hier een belangrijke rol in. Daarnaast daalt ook de oplosbaarheid van CO₂ wanneer de temperatuur van het water stijgt, en heeft de verzuring (die een gevolg is van de CO₂ opname) een negatieve invloed op de koolstofopslag in de oceanen. Er wordt dan ook verwacht dat de oceanen steeds minder van onze emissies zullen opslaan, maar momenteel wordt het onwaarschijnlijk geacht dat de CO₂ opname door de oceanen in de komende eeuw zou stoppen. De buffer neemt dus af, maar blijft hoogst waarschijnlijk nog wel een hele tijd bestaan (wat niet per se goed nieuws is, aangezien de CO₂ opname de oceanen verzuurt en zo de hele voedselketen in de oceaan aantast).

Voor veel meer argumentatie op klassieke beweringen van klimaatsceptici verwijs ik graag naar de website https://skepticalscience.com/ waar de wetenschap rond klimaatverandering verduidelijkt wordt en argumenten van klimaatsceptici op wetenschappelijke wijze worden weerlegt. Daarnaast evalueren wetenschappers ook populair weteschappelijke artikels  en uitspraken in verband met klimaatverandering en informeren zo de lezers over de betrouwbaarheid van een artikel (zoals bvb. hier). Tenslotte geef ik nog graag de website van NASA mee waarop basisprincipes in verband met klimaatverandering worden uiteengezet (bewijzen, oorzaken, gevolgen, wetenschappelijke consensus etc.): https://climate.nasa.gov/evidence/. 

Deze bewering is totaal fout. Het is niet duidelijk welk editoriaal wordt bedoeld, maar in Nature rapporteerden we o.a. hier over het enorme belang van toenemende klimaatsextremen voor de toekomstige koolstofcyclering, en ook het IPCC vermeldt duidelijk het belang van weersextremen. Het IPCC heeft een speciaal rapport gewijd aan extreme weersgebeurtenissen (SREX) en ook het laatste IPCC rapport (AR5) geeft een toename van weersextremen zoals hittegolven en droogtes aan (zie tabel spm1 uit AR5). De meteorologische mechanismens achter toenemende weersextremen als gevolg van de opwarming zijn trouwens vrij goed gekend. Vertraging van de straalstroom als gevolg van sterker opwarmende polen in vergelijking met tropen speelt hierin een sleutelrol. Voor meer informatie over hoe klimaatverandering extreme weersgebeurtenissen precies in de hand werkt verwijs ik naar een eerdere blog.

Wat meer onzekerheid hangt er rond de rol van de mens in huidige weersextremen. Tot voor enkele jaren meldden wetenschappers doorgaans dat geen enkele weersgebeurtenis op zich aan klimaatverandering kon toegeschreven worden, maar dat de algemene toename van extremen er wel duidelijk een gevolg van is. Hier kwam de laatste jaren echter verandering in. Men is o.a. gaan berekenen hoe groot (of klein) de kans op een bepaald weersextreem is in een scenario met en een zonder klimaatverandering. Uit zulke berekeningen blijkt vaak dat weersextremen (zoals bvb. Orkaan Sandy) extreem onwaarschijnlijk zijn in een scenario zonder klimaatverandering, en eigenlijk enkel mogelijk worden wanneer men de opwarming in rekening neemt. Recent werd voor de vijfde keer een jaarlijks rapport over klimaatextremen gepubliceerd waarin voor elk weersextreem van dat jaar (in dit geval 2015) de bijdrage van de mens berekend was (er werd ook een toegankelijke samenvatting over gepubliceerd). Dit en andere recente studies tonen aan dat men nu eigenlijk al kan stellen dat het overgrote deel van de weersextremen een menselijk aandeel heeft: zonder toedoen van de mens zouden deze extremen nooit zo erg geweest zijn.

Bovendien is wat we nu zien nog maar het resultaat van iets minder dan 1 °C opwarming. Zoals Fischer & Knutti recent aantoonden, neemt het aantal neerslag- en hitte-extremen exponentieel toe met opwarming. Volgens die studie zijn nu reeds 18% van extreme neerslagdagen en 75% van extreme hittedagen te wijten aan de mens. Bij 2 °C opwarming wordt dit respectievelijk ca. 40% en 99%; t.o.v. het pre-industriële tijdperk zal de kans op extreme neerslag dan verdrievoudigd zijn, het aantal extreme hittedagen zal meer dan vervijfvoudigen.

De Aarde is inderdaad groener geworden (zie bvb. hier en hier), en dit is helemaal in lijn met het feit dat landecosystemen momenteel zo’n 31% van onze CO₂ emissies opslaan (zoals ik in mijn blog meldde). In de kritiek wordt echter onterecht verondersteld dat het land altijd een koolstofsink zal blijven zolang de CO₂ concentraties blijven toenemen, en dat is nu net wat naar alle waarschijnlijkheid niet het geval zal zijn.

De positieve groeirespons van planten op verhoogde CO₂ concentraties is beperkt. Het belang van bedreigingen zoals droogtes en hittegolven heb ik in mijn vorige blog reeds beschreven, maar er zijn nog andere belangrijke beperkingen. Zelfs zonder klimaatverandering is het positieve CO₂ effect op plantengroei gelimiteerd. Planten hebben immers niet enkel CO₂ en water nodig om te groeien, maar ook stikstof, fosfor en andere voedingsstoffen die ze via hun wortels uit de bodem halen.

Beperkte beschikbaarheid van die voedingsstoffen vertraagt plantengroei en kan ook het positieve CO₂ effect teniet doen (en bijgevolg ook koolstofopslag in ecosystemen). Dit blijkt o.a. ook uit de meest geavanceerde klimaatmodellen die stikstof en fosfor in rekening nemen. Deze modellen geven aan dat de koolstofsink van het land in de toekomst gelimiteerd zal zijn door de beperkte beschikbaarheid van deze voedingsstoffen. Volgens enkele van die modelstudies zijn de projecties van het IPCC (die noodgedwongen modelversies gebruikten waarin stikstof en fosfor nog ontbraken) dan ook te optimistisch wat betreft de toelaatbare broeikasgasemissies om onder 2 °C opwarming te blijven. Deze IPCC modellen gaan er immers van uit dat het land nog een hele tijd een koolstofsink blijft, terwijl gelimiteerde beschikbaarheid van voedingsstoffen dit waarschijnlijk niet toelaat en het land al sneller dan verondersteld kan veranderen in een bron van CO₂.

Deze vergelijking is incorrect en een typisch voorbeeld van het verdraaien van feiten om klimaatverandering te ontkennen of te minimaliseren. In deze bewering wordt er immers van uitgegaan dat elke tussenijstijd een weerspiegeling is van de voorgaande. Zoals ik hieronder kort zal aangeven, is dit niet het geval. Om aan de hand van prehistorische data de link tussen opwarming en het vrijkomen van broeikasgassen na te gaan, is het zinvoller te kijken naar de patronen van broeikasgasconcentraties en temperatuur overheen de cycli van ijstijden en tussenijstijden.

Deze cycli tonen overduidelijk dat temperatuursstijging en stijgende atmosferische broeikasgasconcentraties sterk samenliepen. De CO₂ en CH₄ concentraties volgden daarbij de opwarming (niet andersom zoals nu) en zijn er dus een gevolg van. Bovendien is de snelle stijging van broeikasgassen t.g.v. opwarming een belangrijke factor om de snelheid en grootte van de temperatuursstijging te kunnen verklaren. 

Figuur 1: Verloop van temperatuur (rood) en atmosferische CO₂ en CH₄ concentraties (zwart en blauw) over de laatste 400 000 jaar waarin ijstijden en tussenijstijden elkaar afwisselden. Op het einde van elke ijstijd zorgde de verandering van de baan van de Aarde rond de zon voor een stijging van de temperatuur op Aarde, die telkens gevolgd werd door het vrijkomen van CO₂ en CH₄. De verhoogde atmosferische CO₂ en CH₄ concentraties zorgden voor een positieve feedback op de opwarming; ze versnelden en versterkten de opwarming dus.