Voor de verandering eens een gemakkelijk stukje. De lastige problemen die er ongetwijfeld mee verbonden zijn, blijven onder de oppervlakte. In "Carbon Emissions Linked To Global Warming In Simple Linear Relationship" (ScienceDaily 11 jun 2009) wordt het klmaatprobleem in één regel samengevat. Volgens Damon Matthews (Concordia University) e.a.1 bestaat er een lineair verband tussen de CO2-emissies en de opwarming van de aarde. Matthews heeft een praktisch doel voor ogen: "Our findings allow people to make a robust estimate of their contribution to global warming based simply on total carbon dioxide emissions." Het resultaat, een 'ruwe schatting', is afgeleid uit een vergelijking van klimaatmodellen onderling in combinatie met historische temperatuurgegevens:
T (°C) = 0,0000000000015 × CO2 (ton) |
Ofwel, 1 ton CO2 (een vliegtuigvlucht voor één persoon, bijvoorbeeld) is goed voor een wereldwijde temperatuurstijging van 1,5 × 10-12 °C. Makkelijker kan men het klimaatprobleem niet maken. Laten we meteen eens aan de slag gaan hiermee. De huidige CO2-emissies bedragen 27 GTon per jaar (30 GTon/j, zegt de Guardian)(dus zo'n 4 ton CO2 per aardbewoner per jaar). De jaarlijkse opwarming komt daarmee op 1,5 × 10-12 × 27 × 109 = 0,04 °C. Op eeuwbasis krijgen we dus een temperatuurstijging van 4 °C. Ten opzichte van dit jaar, 2009, wordt het aan het einde van de 21e eeuw 3,7 °C warmer. Of eigenlijk moet je denk ik zeggen: de CO2 die dan in de atmosfeer is gekomen, is op den duur goed voor een stijging van 3,7 °C. Dit resultaat geldt natuurlijk alleen als de CO2-emissies niet verder oplopen. Gaan de emissies omlaag, dan komen we lager uit. Maar bij ongewijzigd beleid (Business as usual) blijven de emissies exponentieel stijgen en zal de temperatuurstijging meer dan 5 °C zijn, mogelijk 8 °C. Het is bijna onvoorstelbaar wat dergelijke hoge temperaturen op onze planeet zullen aanrichten.
Fout!
Makkelijke sommetjes met grote getallen en zorgwekkende uitkomsten. Klopt dit, of zitten er nog addertjes onder het gras? Ik geloof dat er iets moet worden rechtgezet en het is geen klenigheid... Het nieuwsartikel van Sciendaily, waaruit ik mijn informatie haal, gebruikt de CO2-massa als eenheid: "if you emit that tonne of carbon dioxide, it will lead to 0.0000000000015 degrees of global temperature change." Maar in het abstract staat iets anders. Het gaat om het koolstofgewicht (van CO2): "From observational constraints, we estimate CCR [carbon–climate response -JV] to be in the range 1.0–2.1 °C per trillion tonnes of carbon." Het gewicht van koolstof (C) bedraagt 12 gram/mol, van zuurstof (O) 16 gram/mol. CO2-moleculen wegen dus 12+16+16 = 44 gram/mol terwijl de C daarin maar 12 gram/mol weegt. We hebben onze resultaten met een factor 44/12 overdreven. Bij de huidige emissies krijgen we nu niet 4 °C/eeuw, maar 1,1 °C/eeuw. Een groot verschil. Dit nieuwe resultaat lijkt zelfs enigszins mee te vallen. Samen met de onzekerheidsmarges bij Matthews e.a. wordt de gecorrigeerde uitkomst nu 0,7 - 1,5 °C/eeuw bij de huidige mondiale CO2-emissies.
Vanwege deze fout, die ik pas vond nadat ik dit stuk had geschreven, verliest het verhaal iets van zijn kracht. Toch laat ik de verhaallijn intact. Vanzelfsprekend zal ik de cijfers aanpassen. Maar de foutieve resultaten uit de eerste versie blijven vermeld. Het gaat niet alleen om het goede antwoord. Ook de fout en zijn geschiedenis kunnen interessant zijn. In een verhaal over de antropogene uitstoot van meneer Janse, heb ik deze fout ook gemaakt (denk ik). De nieuwe uitkomst is goed nieuws voor Janse. Het is niet zo héél erg als we eerst vreesden. Maar het probleem van Janse is daarmee bij lange na niet uit de lucht. Wij Nederlanders stoten drie à vier keer meer CO2 uit (15,8 ton CO2 per persoon per jaar) dan de gemiddelde wereldburger (4,5 T/pj). Dat is evenveel als de Noord-Amerikanen en twee keer zoveel als het Europees gemiddelde. Van alle Europeanen zitten wij op de hoogste uitstoot, met uitzondering van Luxemburg (25,4 T/pj).
Persoonstemperatuur
Het persoonlijk jaarlijks energiegebruik kunnen we koppelen aan de opwarming van de aarde op eeuwbasis. Bij de huidige emissies zijn we me z'n allen verantwoordelijk voor een opwarming van 1,1 °C per eeuw (zie hierboven). Ofwel, bij de huidige wereldbevolking en de huidige emissies veroorzaakt een persoon met een jaarlijkse emissie van X ton CO2/pj een temperatuurstijging van X × 1,1/4,5 °C op eeuwbasis, gesteld dat elke wereldburger hetzelfde zou doen als hijzelf. We zouden dit getal de 'persoonstemperatuur op eeuwbasis' kunnen noemen (Tp,e). In formule:
Tp,e (°C) = 0,25 × CO2 (ton/pj) |
De gemiddelde Nederlander is met zijn 15,8 T CO2/pj 'verantwoordelijk' voor een temperatuurstijging van de aarde van 0,25 × 15,8 = 3,9 °C op eeuwbasis, gesteld dat iedere wereldburger gedurende een eeuw evenveel zou uitstoten als de Nederlander nu doet, en gesteld dat de wereldbevolking ondertussen niet groeit. De Nederlander gaat duidelijk niet duurzaam met zijn energie om. En meneer Janse, die alleen al vanwege zijn woonwerkverkeer jaarlijks 41 ton CO2 omzet, is verantwoordelijk voor een persoonstemperatuur op eeuwbasis van ruim 10 °C. Janse zit ondanks de correctie dus nog steeds met een groot probleem. Hij kan een ander onmogelijk gunnen wat hij zichzelf toestaat.
Een kromme...
Hoewel ik af en toe reacties krijg van lezers, heeft niemand de fout waarin het gewicht van C en CO2 verwisseld worden, opgemerkt. Ik laat die fout in het stuk over meneer Janse nu maar staan. Gedane zaken nemen geen keer. Een groot lezerspubliek zal ik wel niet hebben. Maar daarnaast denk ik dat mensen die verhalen lezen of schrijven meestal niet zo goed zijn met getallen of gewoon een beetje lui zijn. Of te goed van vertrouwen! Omgekeerd, degenen die wel goed rekenen, zullen geen verhaaltjes lezen (of schrijven). Door deze tweedeling is de klimaatproblematiek soms moeilijk uit te leggen. Het lineaire verband van Matthews komt daarom als geroepen. Ik ga nu proberen om de correcties in de vorige versie van dit stuk in te passen terwijl ik het verhaal intact laat. Als dit lukt, dan zegt dat iets over de verhouding tussen sommen en verhalen. Hier zeker geen lineair verband!
De temperatuurstiging in de gehele 20e eeuw bedroeg ongeveer een halve graad, misschien iets meer, 0,8 graden. De vrij snelle stijging van de afgelopen drie decennia (ongeveer 0,2 °C per decennium) kan niet volledig op conto van het broeikasgas CO2 worden geschreven. Naast de invloed van CO2 zit er ook nog wat natuurlijke schommeling in de temperatuurreeksen van de 20e eeuw. Dit merkt ook Bob Tisdale op. Hij twijfelt aan het resultaat van Matthews e.a. Geen idee wie er nu gelijk heeft. En dan zijn er ook nog de andere broeikasgassen (methaan, ozon, etc). Het IPCC geeft voor 2100 een geprojecteerde temperatuurstijging van 1,4 - 5,8 °C vanaf 1990. Dus 4 graden is volgens het IPCC wel degelijk mogelijk. MIT2, dat ook rekening houdt met de economische ontwikkeling, komt uit op ruim 5 °C (plus of min een paar graden).
Hoewel Matthews e.a. claimen dat in hun formule ook de feedbackeffecten van CO2 zijn meegenomen (extra waterdamp2 bij hogere temperaturen bijvoorbeeld), zullen zij geen rekening hebben gehouden met onbekende, maar mogelijk zeer krachtige feedbackprocessen zoals het vrijkomen van methaan uit de zeebodem en de permafrostgebieden. Dat zulke processen bestaan en spoedig zullen optreden, mag niet helemaal worden uitgesloten. Maar daarover is te weinig2 bekend. Verder moeten we de wél bekende invloed van overige antropogene broeikasgassen nog meenemen in onze praktische sommen. De Matthews factor moet worden gecorrigeerd voor de extra bijdrage van CH4, O3, N2O en 'halocarbons'. Deze invloeden worden echter weer ongeveer tenietgedaan door de (antropogene) invloed van roet en andere fijne deeltes in de atmosfeer die juist een afkoelend effect hebben. Zie deze tabel of het oorspronkelijke IPCC-rapport 2007 (groot bestand). De onzekerheden over het netto-effect zijn echter vrij groot. Misschien dat deze factoren in de onzekerheidsmarge bij Matthews e.a. reeds zijn meegenomen?
De temperatuur volgens Matthews is denk ik een evenwichtstemperatuur, de temperatuur op langere termijn. Hoe de emissies uitwerken in de tijd, wordt niet gespecificeerd in het artikel van ScienceDaily: "Each emission of carbon dioxide results in the same global temperature increase, regardless of when or over what period of time the emission occurs." In het abstract staat het er zo: "The total allowable emissions for climate stabilization do not depend on the timing of those emissions." Interessant is het concept van SAFE (Sequestered Adequate Fraction of Extracted) carbon dat hierbij aansluit. De gedachte is: laat elke producent een vast deel van de geproduceerde CO2 zelf opruimen en de kosten doorberekenen in de prijs van een product. Want alleen de absolute hoeveelheid CO2 telt: "It is the total amount of carbon released into the atmosphere over all time that principally determines the risk of dangerous climate change, not the rate of emission in any given year. The neat thing about SAFE carbon is that it breaks the apparent conflict between short-term economic development and long-term climate protection. We would no longer be asking a country like India to accept limits on their consumption. Instead, we would be saying that as long as you use SAFE carbon, you can go ahead and consume as much as you like. We didn't save the Ozone Layer by rationing deodorant."
...en een rechte
Terecht of niet, men zal nog lang blijven twijfelen aan de betrouwbaarheid van klimaatmodellen, waarvan het resultaat van Matthews e.a. afhankelijk is, evenals de hoofdconclusies van het IPPC. Wie hierover het fijne wil weten, moet diep in de materie duiken. Het klimaatprobleem is eigenlijk te moeilijk voor 99,99% van de gewone mensen. Maar ook de wetenschappers hebben er hun handen vol aan. Men is het er wel over eens dat de modellen op zijn best een ruwe benadering zijn van het gedrag van het globale klimaat op langere termijn. Maar voor de praktische vraag wat het langetermijneffect is van CO2 op de wereldgemiddelde temperatuur, kunnen de modeluitkomsten voldoende precies zijn. Dat wil zeggen, je kunt daaruit afleiden dat het niet verstandig is om nog meer broeikasgassen in de atmosfeer te laten lopen. Er bestaat een merkwaardige paradox rondom het gedrag van modellen die het toekomstig klimaat 'berekenen'. Naarmate je meer details wilt weten over tijd en plaats, worden de uitkomsten van de modellen minder precies (dus minder 'gedetailleerd'). Aan die paradox ontkomt men voorlopig niet. Recent werd een poging gedaan om ook de klimaatvariaties op middellange termijn beter te modelleren. Hierbij werd, naast de effecten van CO2, ook met de natuurlijke variatie in het klimaatsysteem rekening gehouden. Het resultaat is de groene lijn in de grafiek.
De resultaten van de modellen blijven dus 'globaal' en daarbij is er een vrij grote onzekerheidsmarge. Soms heb ik wel gedacht dat je net zo goed een rechte lijn kunt trekken door de temperatuurcurve van, zeg, 1950 tot heden, en die lijn dan een heel klein tikje omhoogbuigen. Dan weet je ongeveer wat de temperatuur de komende vijftig jaar gaat doen. Doe het wel voorzichtig en buig niet te ver door. Doe je het goed, dan blijf je midden in de band van de projecties die met behulp van triljarden computerbewerkingen tot stand zijn gekomen. Dat er een quasi-lineair verband bestaat tussen de temperatuur en CO2 lijkt bij nader inzien helemaal zo gek nog niet. In de natuur is bijna geen enkel verband lineair. Maar als je een voldoende klein stukje van een willekeurige curve neemt, dan lijkt dat stukje van de curve rechtdoor te gaan. Het klimaat reageert langzaam en het kan eeuwen of zelfs millennia duren voordat een klimaatproces is uitgewerkt. En zo ontstaat een klimaatkromme pas als er veel tijd is verstreken.
De kleine tijdschaal waarbinnen het verband tussen temperatuur en CO2 volgens Matthews e.a. nog lineair is, komt overeen met de tijdschaal waarvoor het huidige klimaatbeleid in eerste instantie bedoeld is (in de band tussen 380 en 600 ppmv). Het gaat om de gevolgen van de opwarming in onze eigen eeuw en de eeuw hierna: "The temperature response to a pulse of CO2 is approximately constant on timescales of decades to centuries."1
Het klimaatgedrag op zeer lange termijn is uitermate complex. Maar soms kun je met een vereenvoudiging toch al ver komen. Dit geldt bijvoorbeeld voor de zeespiegel. Bij benadering geldt: Z = 10 × T. De zeespiegel stijgt ongeveer 10 meter (plus of min enkele meters) als de temperatuur op aarde 1 graad stijgt. Om een 10 meter hogere zeespiegel te krijgen moet het klimaat echter wel gedurende een lange tijd 1 graad warmer zijn geweest. We hebben op dit moment al bijna een graad opwarming sinds 1850. Maar zelfs als we de komende eeuw naar 2 graden gaan, zullen we in de komende 250 jaar geen 10 meter zeespiegelstijging krijgen. Daarvoor reageert het klimaat gewoon te traag. Misschien gebeurt het zelfs nog niet binnen 1000 jaar, maar dat durft niemand voor zijn rekening te nemen. Geef je de aarde lang genoeg de tijd, dan zijn 10m/°C in overeenstemming met gegevens van de tussenijstijden, toen de temperatuurmaxima soms enkele graden hoger lagen dan nu en de zeespiegelmaxima zo'n 10 tot 30 meter hoger uitkwamen dan nu. Deze waarde van 10 meter per graad geldt echter alleen in een kleine band van de verticale zeespiegel-as: het deel waar we nu in zitten met een relatief warm, interglaciaal klimaat (de horitontale as stelt T voor). Maar aan het einde van de ijstijden, toen het veel kouder was op aarde en er zeer veel landijs was, kon de zeespiegel met gemak honderd meter lager liggen dan tegenwoordig en ook veel sterker gaan stijgen zodra de temperatuur eenmaal begon op te lopen. Voor zulke periodes is zelfs 20 of 30 meter zeespiegelstijging per graad nog realistisch. In dit deel van de curve waar de zeespiegel extreem veel lager ligt, geldt dus een sterker 'lineair' verband. Tot slot een empirisch gegeven: 15 miljoen jaar geleden was de aarde zo'n 4 °C warmer dan nu. Het CO2-gehalte was ongeveer even hoog als nu. De zeespiegel lag zo'n 30 meter hoger dan nu. Er kunnen (en zullen) allerlei andere factoren aan het werk zijn geweest die in deze getallen niet tot uitdrukking komen. Maar toch: food for thought. Wat het preciese temperatuureffect is van een bepaalde hoeveelheid CO2 in onze tijd, staat nog niet vast. Maar het ezelsbruggetje van Matthews lijkt vanwege zijn eenvoud een zeer praktisch hulpmiddel. Gesteld tenminste dat de klimaatmodellen waaruit het resultaat is afgeleid, ruwweg kloppen.
We kunnen de formule van Matthews eens toetsen aan gegevens uit het directe verleden, waarvoor het lineaire verband nog zou moeten gelden. We gaan dus maar niet te ver terug in de tijd. Tussen 1850 en 2000 is er 1200 Gton antropogene C02 de atmosfeer in gegaan. De opwarming als gevolg van CO2 alleen bedraagt volgens Matthews: 1,5 × 10-12 × 12/44 (correctie) × 1200 × 109 = 0,5 °C. Dit klopt aardig met de feiten. De opwarming van de aarde sinds 1850 ligt iets hoger, zo'n 0,8 - 1,0 °C. Voor het verschil tussen de berekende en feitelijke temperatuurverandering zouden dan 'overige oorzaken' in aanmerking komen. Hun aandeel bedraagt ruwweg 45% van het totaal. Waarmee de invloed van CO2 op 55% uitkomt. Dit lijkt een realistisch getal.
Prikkels
De internationale politiek is inmiddels om. Wereldleiders nemen de klimaatrapporten serieus. De discussie gaat nu over het te voeren beleid, niet meer over de vraag of er wel een klimaatprobleem bestaat. Maar de inhoudelijke strijd2,3,4 tussen klimaatwetenschappers en sceptici is nog lang niet voorbij. Ook al ben je het er volstrekt mee oneens, als je snel wilt weten wat de klimaatwetenschap van nu voor ons in petto heeft, dan is het ezelsbruggetje van Matthews toch handig: T = 1,5 × 10-12 × CO2. Correctie: T = 1,5 × 10-12 × C(arbon). Ofwel: een equivalent van 4 °C per honderd jaar bij de huidige emissies. Correctie: 1,1 °C per honderd jaar bij de huidige emissies. Daar kun je - heel praktisch - ook je eigen bijdrage mee uitrekenen. Vergeet dan niet de uitkomst te vermenigvuldigen met bijna 7 miljard wereldzielen of meer: er komen in deze eeuw nog een paar miljard mensen bij die bovendien steeds meer energie gaan gebruiken. Zit je op een uitstoot van 10 ton per jaar, dan is dat equivalent aan 10 graden temperatuurstijging in 2100. Correctie: 2,8 °C in 2100. Mocht ik heel oud worden, dan haal ik nog net het jaar 2050. Ik krijg dus hoogstens last van de helft. Dat is in ons land nog best te doen. De winter zal meer gaan lijken op het voorjaar, en het voorjaar meer op de zomer. De toename van hittegolven (kans, hoogte en duur) neem ik op de koop toe. Een probleem is het warmere klimaat voor mij persoonlijk dus niet. Toch wil ik best een beetje rekening houden met anderen die jonger zijn dan ik en een nog hogere temperatuur kunnen verwachten. Dit is vooral vervelend in warme landen.2 Maar eigenlijk verdient niemand het. Want we gaan maar door met energie consumeren en wat daarvan de gevolgen zijn interesseert de meesten geen laars. Hoe ik dat weet? Dat kun je merken aan de gesprekken op straat, in de kroeg of in sportkantines. Je kunt het zien aan het gedrag. Aan de vrucht herkent men de boom. Klimaat is geen onderwerp dat ons bezighoudt. Kinderen treft geen blaam. Maar kinderen worden groot en zullen net zo worden als hun ouders en dezelfde prioriteiten stellen. Crisis of niet, uiteindelijk moet iedereen met een gestreken overhemd in een autootje naar zijn werk. Alle partijen wachten op elkaar: de bedrijven op de consumenten, de consumenten op de overheid. En de overheid wacht dubbel: op bedrijven en op consumenten. Daar gaan ze pas iets roepen als iedereen het allang wil. Maar zo lukt niets vlot. Het wordt nu echt hoog tijd dat de overheid consumenten en bedrijven een schop onder hun kont geeft. Een prikkel heet dat. Die bevoegdheid hebben ze. Sterker nog, de burgers verwachten dat, als er ergens een probleem dreigt, de overheid handelend optreedt. Daar zitten ze voor.
Men is het er min of meer over eens dat de aarde niet warmer mag worden dan 2 °C ten opzichte van 1990 (toen het kouder was dan nu). Matthews: "If we want to restrict global warming to no more than 2 degrees, we must restrict total carbon emissions – from now until forever – to little more than half a trillion tonnes [dus 500Gton - JV] of carbon." Maar of we het zullen halen? Bij de huidige emissiesnelheid van 27 GTon per jaar (correctie: 7 à 8 Gton C per jaar) is die hoeveelheid binnen enkele decennia (correctie: binnen 70 jaar) in de atmosfeer terechtgekomen. Daarna moet de kachel uit. Op dat moment arriveert mijn generatie in het bejaardenhuis (correctie: zijn wij overleden). Deze generatie werd ooit Nix genoemd. Dit is geen grap. Nix heeft echt bestaan en heette ook echt Nix. Verwend en vervelend waren we, zonder doel, visie of engagement. Iedereen zat een beetje leuk te doen op televisie en miljoenen keken naar Veronica's Strandrace. Er waren geen problemen, het leven was volstrekt zinloos, maar het moest vooral leuk blijven. De apathie van Nix heeft nog decennialang doorgedenderd als stroop uit een omgevallen strooppot. Want ook de generaties die na ons kwamen, deden niks om te voorkomen dat de aarde verder opwarmt. In de jaren negentig kon het niet op met de groei en de zorgeloze energieconsumptie. Bont en SUV's kwamen in de mode. Allemaal protserigheid. In de tijd dat Nix ontstond begonnen de kranten te schrijven over CO2 in de atmosfeer. Mede door onze apathie hebben we nu een klimaatcrisis. Maar eenmaal in het bejaardenhuis zullen de generaties na ons (voorheen: wij) mopperen en scanderen: "Zuster Fatima, mag ik een schone luier? Zuster Fatima, mag de kachel aan! We hebben het koud. Kachel! Kachel! Kachel!" Gaan ze (voorheen: gaan wij) op hun ouwe dag (onze ouwe dag) nog een beetje dwars zitten doen en actievoeren. Hoewel de aarde spoedig 2 graden warmer is dan nu, krijgen we nog koude winters in de Nederlandse bejaardenhuizen.
Jeroen Vuurboom - 9 okt 2009 (bijgewerkt 25 jan 2010)
|