Gevolgen van de stijgende concentratie kooldioxide


Temperatuurstijging

De sterke stijging van de concentratie broeikasgassen in de aardse atmosfeer heeft een aantal effecten. Het belangrijkste gevolg is dat, door het broeikasgaseffect, de gemiddelde temperatuur op aarde stijgt en het is vrijwel zeker dat de aarde opwarmt onder invloed van de mens. De laatste vier decennia waren elk warmer dan alle voorgaande decennia sinds 1850. De wereldwijde temperatuur is sinds 1970 sneller toegenomen dan in elke andere periode van 50 jaar van de laatste 2000 jaar. De temperaturen, in het recente decennium van 2011 tot en met 2020, overschrijden tot ongeveer 6500 jaar geleden, die van de meest recente meerdaagse warme perioden met 0,2 tot 1 oC ten opzichte van 1850-1900. Het jaar 2023 was wereldwijd het warmste jaar ooit. De gemiddelde jaartemperatuur lag dat jaar 1,4 graden hoger dan voor het industriële tijdperk. Inmiddels is de gemiddelde oppervlaktetemperatuur over de jaren op aarde 1,2 oC hoger dan in de periode 1850-1900 [IPCC].

De onderstaande figuur geeft de gemiddelde temperatuurstijging aan het aardoppervlak over de laatste eeuwen ten opzichte van de gemiddelde temperatuur in het pre-industriële tijdperk tussen 1850 en 1990. De gemiddelde temperatuur op aarde is nu ongeveer 15 oC.

Grafiek van het verloop van de wereldwijde gemiddelde temperatuurstijging van 1850 tot 2020

Het eerste deel van de figuur (de paarse lijn) geeft het gemeten verloop van de gemiddelde temperatuurstijging op aarde van 1850 tot en met 2019 ten opzichte van de gemiddelde temperatuur in het tijdvak van 1850 tot en met 1900. Deze gemiddelde temperatuur is uit een veelheid van temperatuurmetingen samengesteld [Compendium voor de Leefomgeving]. Tot 1930 was de gemiddelde temperatuur op aarde vrij stabiel. Daarna steeg de temperatuur aanvankelijk licht. Vanaf 1980 neemt de temperatuurstijging echter toe. Uit de metingen blijkt dat de gemiddelde temperatuur op aarde vanaf 1850 tot en met 2020 met meer dan 1,0 graden Celsius is gestegen. Deze stijging van de temperatuur heeft nadelige gevolgen voor de menselijke samenleving [IPCC], [Volkskrant].

Met verschillende klimaatmodellen is het gemeten verloop zoals gegeven in de bovenstaande figuur nagerekend. Vervolgens is, op basis van deze modellen, van 1990 tot 2100, voor verschillende emissiescenario's, het te verwachten verloop van de temperatuurstijging berekend. De gemiddelde waarden van het hoogste (hoge schatting van CO2 emissies, rode lijn), het gemiddelde (middelbare schatting van CO2 emissies, paarse lijn) en het laagste (lage schatting CO2 emissies, blauwe lijn) resultaat worden in de figuur gegeven. In alle scenario's wordt een verdere stijging van de temperatuur verwacht. In de figuur is te zien dat de huidige temperatuurontwikkeling valt binnen het gebied dat modellen eerder hebben berekend. De meest waarschijnlijke koers is een opwarming die rond het jaar 2030 de grens van 1,5 graad en rond het jaar 2050 de grens van 2 graden passeert. Voor het jaar 2100 kan de variatie in de temperatuurstijging oplopen van rond 1,4 oC bij het nemen van maatregelen, tot rond 4,4 oC als er nauwelijks maatregelen worden genomen. Bij het huidige beleid wordt afgekoerst op een stijging van 2,7 oC in 2100. Als een temperatuurstijging van anderhalve graad in 2100 het na te streven maximum is, dan moet de CO2 uitstoot halverwege deze eeuw negatief worden [IPCC].

De evenwichtsklimaatgevoeligheid is een belangrijke grootheid die wordt gebruikt om in te schatten hoe het klimaat reageert op de concentratie broeikasgassen. Het geeft de toename aan van de oppervlaktetemperatuur bij een verdubbeling van de atmosferische concentratie CO2. Het evenwichtsbereik van de klimaatgevoeligheid ligt tussen 2 oC en 5 oC. De beste schatting is 3 oC met een waarschijnlijk bereik van 2,5 tot 4 oC. Elke 1000 miljard ton CO2 van de cumulatieve CO2-emissies leidt waarschijnlijk tot een toename van de mondiale oppervlaktemperatuur met 0,27 oC tot 0,63 oC, met een beste schatting van 0,45 oC. Aan deze grootheid wordt gerefereerd als de transiënte klimaatrespons op cumulatieve CO2-emissies (TCRE) [IPCC].


Gevolgen temperatuurstijging

De temperatuurstijging heeft grote gevolgen; geen regio ter wereld zal ontkomen aan extreme klimaatverschijnselen. Een en ander heeft ook gevolgen voor de landbouw, de natuur en de gezondheid. De landbouw heeft te leiden onder te hoge temperaturen, wateroverlast of juist te kort aan water. Dit leidt lokaal tot verlies aan oogsten met als gevolg voedselschaarste. Daardoor zullen migratiestromen op gang komen. De landen die het minst broeikasgassen uitstoten ondervinden vaak de grootste economische schade van de opwarming van de aarde. Puerto Rico bijvoorbeeld heeft veel schade geleden door klimaatverandering, deze bedroeg ongeveer 4 procent van het bruto nationaal product [IPCC].

Wetenschappers waarschuwen dat de aarde op de rand staat van vijf catastrofale klimaatomslagpunten, deze kunnen leiden tot:

  • het smelten van de grote ijskap op Groenland,
  • het smelten van de ijskap van West-Antarctica,
  • het wijdverbreid ontdooien van de permafrost,
  • het afsterven van koraalriffen in warme wateren,
  • het ineenstorten van de Noord Atlantische subpolaire stroming.

In de komende jaren kunnen er nog drie omslagpunten worden bereikt als de aarde 1,5 graden warmer wordt dan in het pre-industriële tijdperk; mangrovebossen en zeegrasvelden kunnen verdwijnen en bij een verdere stijging is dat ook het lot van boreale bossen. Dit staat in het Global Tipping Points-rapport dat is opgesteld door tweehonderd internationale onderzoekers. Als deze omslagpunten worden overschreden kan dat verstrekkende gevolgen hebben en onomkeerbare schade toebrengen aan mens en natuur. De omslagpunten kunnen verwoestende domino-effecten veroorzaken, zoals het verlies van ecosystemen, massale ontheemding, politieke instabiliteit en financiële ineenstorting. Anders dan bij andere klimaatveranderingen, als hetere hittegolven en hevigere regenval, verschuiven deze klimaatsystemen niet langzaam, evenredig met de uitstoot van broeikasgassen, maar kunnen ze opeens helemaal veranderen. Wanneer een klimaatsysteem abrupt veranderd, kan dat grote gevolgen hebben voor de aarde.

De belangrijkste gevolgen van de wereldwijde temperatuurstijging op dit moment zijn:

  • de verandering van het lokale klimaat op aarde,
  • het ontdooien van ijs- en sneeuwmassa's,
  • de stijging van het zeewaterniveau,
  • de nadelige invloed op oceanen,
  • de veranderingen in de natuur,
  • de schadelijke invloed op de menselijke samenleving.

Deze gevolgen worden hieronder toegelicht


Verandering lokale klimaat

Als gevolg van de gemiddeld hogere temperaturen op aarde wordt het lokale klimaat beïnvloed. Sommige waargenomen extremen zouden uiterst onwaarschijnlijk zijn zonder menselijke invloed op het klimaatsysteem. De verandering van het klimaat op aarde uit zich op verschillende manieren:

  • de minimum en maximum temperaturen nemen toe over de hele wereld,
  • de hogere watertemperatuur van de oceanen leidt tot meer extreme weersomstandigheden in de vorm van hittegolven, stormen met heviger windsterkten, grotere neerslaghoeveelheden en langdurige droogten,
  • in West-Europa zal vaker extreme regenval voorkomen wat kan leiden tot ernstige overstromingen. De kans op een dergelijke extreme gebeurtenis is door klimaatverandering met een factor 1,2 tot 9 toegenomen,

Vooruitzichten. Veel veranderingen in het klimaatsysteem worden groter of heviger, in een directe relatie met de toenemende wereldwijde opwarming. Ze omvatten een toename van de frequentie en intensiteit van hete extremen, van hittegolven, van het aandeel van intense tropische cyclonen, van hevige neerslag met als gevolg overstromingen en, in sommige regio's, van gebrek aan regen en meer verdamping van water met als gevolg droogten. In Europa zullen in alle landen de temperaturen stijgen met een snelheid hoger dan de gemiddelde wereldwijde temperatuur. Hittegolven zullen vaker voorkomen en vorstdagen zullen afnemen. In de winter zal de regenval in noordelijk Europa toenemen; extreme regenval zal toenemen als de wereldwijde temperatuurstijging boven de 1,5 oC komt. In de zomer zal de neerslag in de zuidelijke Europese landen rond de Middellandse zee afnemen [IPCC].


Ontdooien van ijs- en sneeuwmassa's

IJs en sneeuw komen voor in de vorm van gletsjers in berggebieden, van ijs in bevroren rivieren, meren en zeeën en in de vorm van sneeuw- en ijspakketten op landmassa's. Verder komt ijs voor in de bevroren grond in permafrostgebieden. De hogere temperaturen hebben gevolgen voor deze ijs- en sneeuwmassa's:

  • via satellieten is waargenomen dat de bedekking met sneeuw sinds 1960 met minstens 10% is afgenomen,
  • het gebrek aan sneeuw heeft gevolgen voor de economie van landen met een sterke wintersportsector,
  • het wereldwijde terugtrekken van gletsjers heeft lokaal gevolgen voor de watervoorziening, voor de elektriciteitsvoorziening, voor natuur en milieu en voor de hoeveelheid neerslag,
  • de Noordpoolijskap is sinds 1950 met meer dan 40 procent in volume afgenomen; dit heeft gevolgen voor de natuur,
  • de ijskap op Groenland wordt kleiner, de laatste tijd wordt geconstateerd dat de ijskap sneller afkalft en dat sommige gletsjers versneld de zee in schuiven,
  • de afname van de ijskap op de Zuidpool viel aanvankelijk ook mee; de laatste tijd wordt echter geconstateerd dat het zee-ijs aan de randen van de Zuidpool dunner wordt en ook sneller afkalft,
  • de temperaturen in de noordelijke permafrostgebieden stijgen sinds 1980 waardoor het oppervlak aan bevroren grond met 7 procent is afgenomen met gevolgen voor de menselijke samenleving en mogelijke gevolgen voor de broeikasgasemissies,
  • ontdooiend ijs heeft ook invloed op hoger gelegen berggebieden en leidt tot dodelijke slachtoffers op als gevolg van rotslawines.

Uit een recent onderzoek blijkt dat de afname van ijs op Groenland en de Zuidpool sinds de jaren negentig is vervijfvoudigd. Het verlies van het ijs heeft nu bovendien voor een derde van de totale zeespiegelstijging gezorgd. De Noordpool warmt sneller op dan andere delen op aarde en dat kan een aanzienlijke impact hebben op de klimaatverandering [Weer on Line], [Volkskrant].

Vooruitzichten. Sneeuw en ijs reflecteren het zonlicht. Als sneeuw en ijs gesmolten zijn wordt het zonlicht niet meer gereflecteerd. De aarde warmt dan plaatselijk meer op waardoor de temperaturen op aarde sneller zullen gaan stijgen. Extra opwarming zal naar verwachting de ontdooiing van de permafrost, het verlies aan sneeuwbedekking, de afname van het landijs en de afname van het Noordpool zee-ijs verder versterken. Het Noordpoolgebied zal waarschijnlijk, tenminste eenmaal vóór 2050, praktisch zee-ijsvrij zijn in september. Ook in Europa zullen gletsjers, permafrost, sneeuwbedekking en de duur van de sneeuwbedekking afnemen bij toenemende opwarming van de aarde [IPCC].


Stijging van het zeewaterniveau

Het is vrijwel zeker dat de wereldwijde bovenlaag (0-700 m) van de oceanen, sinds de jaren zeventig is opgewarmd en het is zeer waarschijnlijk dat menselijke invloed de belangrijkste oorzaak is. De wereldwijde oceaan is de afgelopen eeuw sneller opgewarmd dan sinds het einde van de laatste glaciale overgang (ongeveer 11.000 jaar geleden). Door de hogere temperaturen zet het zeewater uit waardoor het zeewaterniveau stijgt. Bovendien stijgt het zeewater ook als gevolg van het smelten van ijs (gletsjers, ijskappen, sneeuwbedekking) op land. De zeewaterspiegel is als gevolg hiervan tussen 1900 en 2018 met 200 millimeter gestegen. Menselijke invloed is zeer waarschijnlijk de belangrijkste oorzaak van deze zeespiegelstijging, tenminste vanaf 1971. Onderstaande figuur geeft een beeld van de mondiale zeespiegelstijging [IPCC].

Grafiek met de mondiale zeespiegelstijging van 1880 tot 2018 ten opzichte van de gemiddelde hoogte tussen 1880 en 1900

De zeespiegel stijgt, de snelheid van de stijging is de laatste decennia toegenomen, de grootste stijging stamt uit de laatste jaren. Ook voor de Nederlandse kust stijgt de zeespiegel. De wereldwijde gemiddelde zeespiegel is sinds 1900 sneller gestegen dan in elke voorgaande eeuw over tenminste de laatste 3000 jaar. Steeg het zeeniveau tussen 1901 een 1971 nog met gemiddeld 1,3 mm per jaar tussen 2006 en 2018 ging het bijna drie keer zo hard, 3,7 mm per jaar. De laatste jaren stijgt de zeespiegel twee keer zo snel als in de twintigste eeuw, tussen de 4 tot 5 millimeter per jaar, deze snelheid neemt steeds verder toe. Deze stijging is voor 39% het gevolg van het uitzetten van het water door de hogere temperaturen, 22% komt van het smeltwater van Groenland, 17% van smeltende gletsjers, 12% van de Zuidpool en de rest 10% is afkomstig van in zee stromend water [IPCC], [KNMI].

Uit een recent onderzoek blijkt dat, vanaf het moment dat de metingen van het verlies van de ijskappen begonnen, de zeespiegel met ongeveer 21 millimeter gestegen. In 1990 was het verlies van de ijskappen slechts verantwoordelijk voor 6% van de zeespiegelstijging, inmiddels is dit opgelopen tot een derde. Als de ijskappen in dit tempo blijven smelten kan, tegen het einde van deze eeuw, de zeespiegel wereldwijd stijgen met 148 tot 272 millimeter [IPCC], [Volkskrant].

De steeds sneller stijgende zeespiegel heeft een aantal gevolgen:

Het hoogste punt van de eilandengroep Tuvalu in de Grote Oceaan ligt op minder dan 5 m hoog boven het zeeniveau. Dit zou het eerste land kunnen zijn dat door klimaatverandering verdwijnt. Bij uitzonderlijk hoogtij overstroomt nu al een groot deel van de eilanden [Volkskrant].

Vooruitzichten. Het is vrijwel zeker dat de mondiale gemiddelde zeespiegel in de loop van de 21e eeuw zal blijven stijgen. Vergeleken met de periode 1995-2014 ligt de waarschijnlijke wereldwijde gemiddelde zeespiegelstijging tegen 2100 tussen de 28 tot 55 cm, bij een zeer lage uitstoot. Een zeer lage uitstoot betekent minder dan 40 miljard ton CO2 per jaar, en op den duur, halverwege deze eeuw, een negatieve uitstoot van broeikasgassen. Bij veel hogere emissies, van gemiddeld 100 miljard ton CO2 per jaar, loopt de stijging op van 63 tot 101 cm. Volgens de laatste schattingen staat in 2100 de zeespiegel 44 tot 76 cm hoger dan in het jaar 2000. Maar het kan ook 127 tot 155 cm zijn gezien de onduidelijkheid over het smelten van de ijskappen. Op langere termijn zal de zeespiegel zeker eeuwenlang blijven stijgen als gevolg van aanhoudende diepe oceaan opwarming en het smelten van ijskappen. Over de komende 2000 jaar zal de mondiale gemiddelde zeespiegel met ongeveer 2 tot 3 m stijgen als de opwarming beperkt blijft tot 1,5 oC en, 2 tot 6 m indien beperkt tot 2 oC en 19 tot 22 m bij 5 oC opwarming. In alle gebieden rond Europa, behalve in de Baltische zee, zal de zeespiegel stijgen. Extreme hoogten van de zee, door bijvoorbeeld vloedgolven, zullen vaker voorkomen en hoger worden, met overstromingen als gevolg. De kustlijn van zandige kusten zal zich verder terugtrekken [IPCC].


Stijging van het waterniveau van meren

Naast de stijging van het zeewaterniveau is ook het waterpeil van een aantal meren, op verschillende plekken in de wereld, sterk aan het stijgen. Een van de oorzaken van deze stijging is klimaatverandering, waardoor de neerslag toeneemt en meer water en sediment de meren instroomt. Door het sediment wordt de bodem ondieper, dit gecombineerd met meer watertoevoer doet het waterpeil stijgen. In de hele Grote Slenk in Oost Afrika stijgt het water van de meren; onder andere het Victoriameer, het Tanganiyikameer, het Malawimeer, het Turkanameer en het Albertmeer. Dat geldt ook voor het water van de Great Lakes in Noord-Amerika. Alles bij elkaar heeft het oppervlak van de meren zich sinds 1984 met 46.000 vierkante kilometer uitgebreid. Er zijn ook meren die in omvang afnemen zoals het Aralmeer in Midden Azië, het Tsjaadmeer in Midden Afrika en het Great Salt Lake in de Amerikaanse staat Utah. Maar de wereldwijde trend is, door klimaatverandering, precies omgekeerd [New Scientist].

In Oost Afrika is de situatie misschien wel het nijpendst. Het waterpeil in het Baringomeer in Kenia is de laatste 10 jaren langzaam gestegen. Het oppervlak van het meer is meer dan verdubbeld. Huizen, landbouwgronden, toeristenresorts, winkels en elektriciteitsvoorzieningen staan onder water. Mensen slaan op de vlucht. Ziekten als malaria, cholera, tyfus en dysenterie komen vaker voor. Wilde dieren komen in het gedrang en bedreigen de bevolking [New Scientist].


Invloeden op oceanen

Behalve de stijging van de waterspiegel hebben stijgende CO2-emissies nog een ander belangrijk effect op de oceanen. Een groot deel van de uitgestoten kooldioxide komt in de oceaan terecht. Van 1800 tot 2011 is 610 miljard ton kooldioxide door de oceanen opgenomen, het water verzuurt daardoor. Het is vrijwel zeker dat door de mens veroorzaakte CO2-emissies, de belangrijkste oorzaak zijn van de huidige wereldwijde verzuring van de open oceaan. Een ander gevolg is dat, door de opwarming van de bovenste laag zeewater, de oplosbaarheid van zuurstof wordt verlaagd en dat de zuurstof minder goed tot diepere lagen kan doordringen. Het gevolg is dat het gemiddelde zuurstofgehalte van het water afneemt, deoxygenatie. Samengevat:

  • het oceaanwater warmt op, de verzuring neemt toe en het zuurstofgehalte daalt, met schadelijke gevolgen voor het zeeleven,
  • de door het zuurder worden van het oceaanwater is er minder kalk beschikbaar voor het zeeleven.

In alle zeeën rond Europa is de klimaatverandering merkbaar. In het noorden wordt een temperatuurstijging van 4 tot 7 graden Celsius verwacht. Dit heeft gevolgen voor de visstand en de visvangst:

Vooruitzichten. De broeikasgasemissies uit het verleden zullen leiden tot verdere opwarming van de wereldwijde oceaan. De stratificatie van het bovenste deel van de oceaan, de oceaanverzuring en oceaandeoxygenatie zullen toenemen in de 21e eeuw, met een tempo dat afhankelijk is van toekomstige emissies. Onomkeerbaar op honderdjarige en millennium tijdschalen zijn de veranderingen in wereldwijde oceaantemperatuur en, op grotere diepten, de verzuring en de deoxygenatie. Deense wetenschappers menen de voortekenen te zien van een ingrijpend gevolg van klimaatverandering: het stilvallen van de warme Golfstroom, de zeestroom die Europa van warmte voorziet. Het gevolg kan zijn dat het klimaat in West Europa en Noord-Amerika afkoelt en dat de warmte in de tropen blijft hangen. De tropen worden dan heter waardoor er meer zware orkanen kunnen ontstaan [IPCC], [Volkskrant].


Invloeden op de mens en de natuur

De hierboven genoemde veranderingen, als gevolg van de optredende klimaatverandering door de stijgende temperaturen op aarde, hebben nadelige invloeden op de menselijke samenleving en op de natuur. Hittegolven met hoge maximum temperaturen overdag en 's nachts, nemen toe met als gevolg hogere sterftecijfers. Door de hogere temperaturen rukken ziekteverwekkers op naar hogere breedtegraden en naar hogere gebieden. De mensheid lijdt onder weersextremen zoals zware stormen, hevige regenval en erge droogte met als gevolg bosbranden. Watertekort geeft ook problemen met de elektriciteitsopwekking, de watervoorziening, de scheepvaart, landbouwopbrengsten en het toerisme.

Volgens een boek van het IMF is de schade veroorzaakt het gebruik van fossiele brandstoffen, als gas, olie en steenkool, enorm. De schade aan het milieu en aan de menselijke gezondheid wordt veroorzaakt door stormen, droogten en extreme regenval, als gevolg van klimaatverandering. Daarnaast leidt het stoken van fossiele brandstoffen, vooral van steenkool, tot luchtverontreiniging. Deze heeft een schadelijk effect op de menselijke gezondheid. De schade aan het milieu en aan de menselijke gezondheid wordt niet door de gebruikers van fossiele brandstoffen betaald maar door de maatschappij en is eigenlijk een verborgen subsidie aan deze gebruikers. Met deze subsidie is volgens het IMF in 2015 wereldwijd een bedrag van 5300 miljard dollar gemoeid. De schade door natuurrampen in de vorm van zware stormen, extreme regenval, droogte en bosbranden, die de verzekeringsbranche waarneemt, neemt ook sterk toe. De schade door het extreme weer is in de laatste decennia vervijftienvoudigd. In 2017 bedroeg de schade wereldwijd 350 miljard dollar, vooral veroorzaakt door de zware orkanen die de Verenigde Staten teisterden. De kosten, van stormen, zware regenval, overstromingen en hittegolven, nemen voor verzekeraars, al enkele decennia, jaarlijks met 5 tot 6% toe [Volkskrant].

Het klimaat is een sleutelfactor voor elk organisme in de natuur. Vooral de temperatuur en de vochtigheid bepalen welke planten- en diersoorten waar in de natuur voorkomen. In een rapport van de Verenigde Naties, Global Assessment Report on Biodiversity and Ecosystem Services, worden de gevolgen geschetst van menselijk handelen op de natuur. Naast de gevolgen van destructief landgebruik, overbevissing, vervuiling en invasieve soorten heeft de natuur ook lijden onder klimaatverandering. Tot één miljoen planten- en diersoorten dreigen in de komende tientallen jaren uit te sterven [Verenigde Naties].


Gevolgen in Nederland

Ook in Nederland worden we geconfronteerd met de gevolgen van klimaatverandering. Het Nederlandse klimaat wordt warmer; de laatste jaren worden regelmatig temperatuurrecords gebroken. De gemiddelde temperatuur in Nederland is volgens het KNMI sinds 1906 met 2,3 oC toegenomen tot 11,2 oC in 2019.