Het leven is afhankelijk van een fijne balans tussen energie in en energie uit. Maar door de wereld met 1,2 ℃ te verwarmen met de broeikasgassen, hebben we een buitengewone hoeveelheid extra energie in het aardsysteem gevangen.
In veel delen van onze planeet hebben we al het gevoel op een tropisch eiland te leven. Als het klimaat steeds warmer wordt, wordt dit een serieus probleem voor ons allemaal. Foto door Raimond Klavins via Unsplash
Sinds de 18e eeuw halen mensen fossiele brandstoffen uit hun veilige opslag diep onder de grond en verbranden ze om elektriciteit op te wekken of machines aan te drijven.
We hebben nu kolen, olie en gas omgezet in meer dan twee biljoen ton warmtevasthoudende koolstofdioxide en andere broeikasgassen en voegde ze toe aan de atmosfeer.
Het huidige resultaat? De gemiddelde temperatuur aan het aardoppervlak is ongeveer 1,2℃ heter dan in het pre-industriële tijdperk. Dat is omdat nieuwe koolstof toe te voegen aan de natuurlijke koolstofcyclus van de wereld heeft een onevenwichtigheid veroorzaakt in de hoeveelheid energie die het aardsysteem binnenkomt en verlaat.
Om de hele planeet op te warmen, is buitengewoon veel extra energie nodig. Recent onderzoek laat zien dat we de afgelopen 50 jaar de energie van 25 miljard atoombommen aan het aardsysteem hebben toegevoegd.
Miljarden atoombommen om 1,2 ℃ verwarming te produceren – dus wat? Het lijkt klein, als je bedenkt hoeveel de temperatuur dagelijks varieert. (De wereld‘s gemiddelde oppervlaktetemperatuur in de 20e eeuw was 13,9 ℃.)
Maar bijna al deze energie is tot nu toe opgenomen door de oceanen. Het is geen wonder dat we zien snelle opwarming in onze oceanen.
De Goudlokje-zone
Mercurius is de planeet die het dichtst bij de zon staat. Het wordt heet, bij een gemiddelde temperatuur van 167℃. Maar het heeft geen sfeer. Daarom is de tweede planeet, Venusis de heetste in het zonnestelsel, bij een gemiddelde van 464 ℃. Dat komt door een atmosfeer die veel dikker is dan die van de aarde, dicht in koolstofdioxide. Venus zou ooit vloeibare oceanen kunnen hebben gehad. Maar toen vond er een op hol geslagen broeikaseffect plaats, waarbij werkelijk enorme hoeveelheden warmte werden vastgehouden.
Een van de redenen waarom we leven, is dat onze planeet in een baan rond de aarde draait Goudlokje zone, precies de juiste afstand van de zon om niet te warm en niet te koud te zijn. Weinig van de interne warmte van de aarde dringt door tot de koude korst waarin we leven. Dat maakt ons afhankelijk van een andere warmtebron: de zon.
Wanneer het licht en de warmte van de zon de aarde raken, wordt een deel aan het oppervlak geabsorbeerd en een ander deel terug de ruimte in gereflecteerd. We zien een deel van de energie die door de zon wordt uitgestraald omdat de zon heet is en hetere objecten straling uitzenden in het zichtbare deel van het elektromagnetische spectrum.
Omdat de aarde veel koeler is dan de zon, is de straling die ze uitzendt onzichtbaar, bij lange infrarode golflengten. Veel van deze energie gaat de ruimte in, maar niet alles. Sommige gassen in onze atmosfeer zijn zeer effectief in het absorberen van energie op de golflengten waarop de aarde uitzendt. Deze broeikasgassen komen van nature voor in de atmosfeer van de aarde en houden de planeet warm genoeg om bewoonbaar te zijn. Dat is weer een Goudlokje-zone.
En dan is er nog een derde Goudlokje-zone: de recente geschiedenis. De hele menselijke beschaving is ontstaan in de ongewoon milde 10.000 jaar na de laatste ijstijd, toen het klimaat in een groot deel van de wereld niet te warm en niet te koud was.
Maar nu lopen we een zeer reëel risico om onszelf buiten de comfortabele klimatologische omstandigheden te duwen die mensen in staat stelden uit te breiden, te boeren, steden te bouwen en te creëren.
De energierijke brandstoffen die de industriële beschaving mogelijk hebben gemaakt, hebben een enorme angel in de staart. Nu branden, later betalen. Nu is de rekening duidelijk geworden.
Hoe weten we dat dit echt is? Satellieten meten de snelheid waarmee het aardoppervlak warmte uitstraalt. Op elk moment duizenden Argo-robot zweeft stippen onze oceanen. Ze brengen bijna hun hele leven onder water door, meten warmte en oppervlakte om gegevens te verzenden. En we kunnen het zeeniveau meten met getijdenniveaus en satellieten. We kunnen de metingen tussen alle drie benaderingen kruiselings controleren.
Klimaatverandering: er komt meer energie binnen dan eruit gaat
Broeikasgassen zijn krachtig. Je hebt maar kleine concentraties nodig om een groots effect te krijgen.
We hebben de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer al met ongeveer 50% verhoogd en ook aanzienlijke hoeveelheden methaan en lachgas toegevoegd. Dit duwt ons levensonderhoudende broeikaseffect uit balans.
Een recent studie suggereert dat de energie-onbalans gelijk staat aan het vasthouden van ongeveer 380 zettajoule extra warmte tussen 1971 en 2020. (De periode tussen 1971 en heden rekeningen voor ongeveer 60% van alle emissies).
Eén zettajoule is 1.000.000.000.000.000.000.000 joule – een heel groot aantal!
Little Boy, de atoombom die Hiroshima verwoestte, produceerde naar schatting 15.000.000.000.000 joule energie. Dit betekent dat het effect van de uitstoot van broeikasgassen door de mensheid in die periode van 50 jaar tot 2020 ongeveer 25 miljard keer de energie is die wordt uitgestoten door de atoombom van Hiroshima.
Als we zoveel extra warmte hebben vastgehouden, waar is die dan?
Tot op heden is bijna elke joule extra energie – ongeveer 90% – in onze oceanen terechtgekomen, met name in de bovenste kilometer water. Water is een uitstekend koellichaam. Het kost veel energie om het te verwarmen, maar warmte hebben we. Hetere oceanen dragen in belangrijke mate bij aan koraalverbleking en zeespiegelstijging.
Het duurt lang om zoveel warmte in de oceanen te krijgen, en als het er eenmaal is, verdwijnt het niet meer. De opwarming van de aarde volledig omkeren is misschien niet haalbaar. Alleen al om te voorkomen dat de temperatuur nog verder stijgt, moet de onbalans worden gecorrigeerd en het CO2-niveau worden verlaagd naar het pre-industriële niveau van 280 ppm.
Als we een netto nul-uitstoot van broeikasgassen kunnen bereiken, zullen we hoogstwaarschijnlijk de verdere opwarming van de aarde stoppen en zullen de koolstofdioxideconcentraties langzaam beginnen te dalen.
Realistisch gezien betekent dit een snelle, grootschalige vermindering van de uitstoot en de inzet van koolstofafvang ter compensatie van de uitstoot die we niet kunnen elimineren.
Om verder te gaan en de planeet terug af te koelen naar een pre-industrieel klimaat, zou een netto negatieve uitstoot nodig zijn, wat betekent dat we nog meer koolstof uit de atmosfeer zouden moeten halen dan enige aanhoudende uitstoot.
Helaas zijn we er nog niet. De door de mens veroorzaakte uitstoot van broeikasgassen bedraagt bijna recordhoogtes. Maar schone energieproductie is aan het versnellen. Dit jaar kan zijn de eerste keer dat de emissies van stroom beginnen te dalen.
We zijn in een race, en de inzet is zo hoog als mogelijk is: zorgen voor een leefbaar klimaat voor onze kinderen en voor de natuur.
Oorspronkelijk gepubliceerd in The European Times.
