Klimaatverandering is elke verandering op lange termijn in gemiddelde weerpatronen, zowel mondiaal als regionaal. Zoals deze brede definitie suggereert, heeft klimaatverandering vele malen plaatsgevonden in de geschiedenis van de aarde, en om vele redenen. De veranderingen in de huidige temperatuur- en weerpatronen die we tegenwoordig zien, worden echter veroorzaakt door menselijke activiteit. En ze gebeuren veel sneller dan de natuurlijke klimaatvariaties uit het verleden.
Wetenschappers hebben veel manieren om het klimaat in de loop van de tijd te volgen, die allemaal duidelijk maken dat de huidige klimaatverandering verband houdt met de uitstoot van broeikasgassen zoals koolstofdioxide en methaan. Deze gassen zijn effectief in het vasthouden van warmte van zonnestralen nabij het aardoppervlak, net zoals de glazen wanden van een kas de warmte binnenhouden. Kleine veranderingen in de verhoudingen van broeikasgassen in de lucht kunnen leiden tot grote veranderingen op wereldschaal.
Het effect van broeikasgassen is gemiddeld genomen dat de temperatuur op aarde stijgt. Daarom wordt klimaatverandering ook wel opwarming van de aarde genoemd. Maar de meeste onderzoekers geven tegenwoordig de voorkeur aan de term klimaatverandering vanwege de variabiliteit van weer en klimaat over de hele wereld. Zo kunnen bijvoorbeeld de opwarming van de mondiale gemiddelde temperaturen de stroming van de jetstream veranderen, de grote luchtstroom die het Noord-Amerikaanse weer beïnvloedt, wat op zijn beurt kan leiden tot seizoensgebonden periodes van extreme kou in sommige gebieden.
'Het is belangrijk dat mensen zich realiseren dat er veel variaties zijn van plaats tot plaats op aarde wat betreft de temperatuur', zegt Ellen Mosley-Thompson, een paleoklimatoloog aan het Byrd Polar and Climate Research Center van de Ohio State University. 'Als we het hebben over de wereldwijde klimaatverandering, hebben we het over temperatuurveranderingen in grote gebieden.'
Hoe wetenschappers weten dat klimaatverandering echt is
Het klimaat van het verleden is vastgelegd in ijs, sedimenten, grotformaties, koraalriffen en zelfs boomringen. Onderzoekers kunnen kijken naar chemische signalen - zoals de koolstofdioxide die vastzit in bellen in gletsjerijs - om de atmosferische omstandigheden in het verleden te bepalen. Ze kunnen microscopisch gefossiliseerd stuifmeel bestuderen om te achterhalen welke vegetatie in een bepaald gebied gedijt, wat op zijn beurt kan onthullen hoe het klimaat was. Ze kunnen boomringen meten om een seizoen per seizoen record van temperatuur en vocht te krijgen. Verhoudingen van chemische varianten van zuurstof in koralen en stalactieten en stalagmieten kunnen eerdere neerslagpatronen onthullen.
Verschillende soorten natuurlijke platen hebben verschillende sterktes. Oceaansedimenten hebben geen detailniveau per seizoen of zelfs jaar na jaar, maar ze kunnen wazigere foto's geven van het klimaat dat miljoenen jaren oud is, vertelde Mosley-Thompson aan WordsSideKick.com. (De oudste kernen die uit oceaansedimenten zijn geboord, dateren van 65 miljoen jaar geleden, volgens The Smithsonian Institution.) Boomrecords zijn relatief kort maar ongelooflijk gedetailleerd. En ijs kan boordevol informatie zitten: niet alleen vangen gletsjers atmosferische gassen op in de vorm van luchtbellen, ze vangen stof en andere sedimenten, pollenkorrels, vulkanische as en meer op. Naarmate het ijs ouder en meer gecomprimeerd wordt, kan het record wazig worden, zei Mosley-Thompson, maar nieuwer ijs kan jaar na jaar een blik werpen op wat het klimaat deed.
De meest recente klimaatveranderingen - sinds het begin van de industriële revolutie - zijn ook direct te volgen. Het bijhouden van zaken als de temperatuur van het land begon aan het einde van de 19e eeuw te verbeteren en scheepskapiteins begonnen een schat aan weersgegevens op zee in hun logboeken bij te houden. De opkomst van satelliettechnologie in de jaren zeventig heeft gezorgd voor een explosie van gegevens, van ijs tot aan de polen, zeewatertemperatuur en bewolking.
Hoe het klimaat verandert
Alles bij elkaar hebben deze gegevens aangetoond dat het moderne klimaat snel afwijkt van de patronen van het verleden.
Vóór de industriële revolutie waren er ongeveer 280 kooldioxidemoleculen voor elke miljoen moleculen in de atmosfeer, een maat die bekend staat als delen per miljoen (ppm). Vanaf 2018 was het wereldwijde gemiddelde CO2-niveau 407,4 ppm, meer dan 100 ppm hoger dan dat niveau is in de afgelopen 800.000 jaar, volgens de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). De laatste keer dat atmosferische koolstof het niveau van vandaag bereikte, was 3 miljoen jaar geleden, volgens NOAA.
De snelheid van verandering in de atmosferische koolstof van vandaag is ook sneller dan in het verleden, volgens NOAA. Het stijgingspercentage was de afgelopen 60 decennia 100 keer sneller dan ooit in de afgelopen miljoen jaar of zo - een periode waarin acht grote klimaat-flip-flops tussen glaciale cycli plaatsvonden, waarin ijs zich van de polen naar de middelste breedtegraden uitbreidde, en interglaciale cycli, waarin het ijs zich terugtrok naar waar het nu is. En het tarief blijft stijgen. In de jaren zestig steeg de atmosferische koolstof met gemiddeld 0,6 ppm per jaar. In de jaren 2010 steeg het gemiddeld met 2,3 ppm per jaar.
Het vermogen om warmte op te vangen van al die extra koolstof heeft zich vertaald in stijgende wereldwijde gemiddelde temperaturen. Volgens NASA's Goddard Institute for Space Studies (GISS) is de gemiddelde temperatuur op aarde sinds 1880 met iets meer dan 2 graden Fahrenheit (1 graad Celsius) gestegen, een meting die tot op een tiende van een graad Fahrenheit nauwkeurig is. Net als bij de toename van de koolstofstoot in de atmosfeer, versnelt ook de snelheid van de wereldwijde temperatuurstijging, volgens NASA's Earth Observatory: tweederde van die opwarming vindt plaats sinds 1975.
Wat zijn de gevolgen van klimaatverandering?
Deze opwarming heeft zich vertaald in veranderingen in ecosystemen en omgevingen van de aarde. Een van de meest dramatische veranderingen is opgetreden in het noordpoolgebied, waar het zee-ijs afneemt. Dieptepunten in het ijsniveau en dieptepunten zijn volgens NASA sinds 2002 de nieuwe norm en uit studies blijkt dat zelfs het oudste meerjarige zee-ijs snel dunner wordt. Wetenschappers verwachten nu ergens tussen 2040 en 2060 de eerste ijsvrije zomer in het poolgebied.
Gletsjers trekken zich wereldwijd terug, vooral op de middelste breedtegraden, zei Mosley-Thompson. Montana's Glacier National Park was in 1850 de thuisbasis van 150 gletsjers. Tegenwoordig zijn er slechts 25. Mosley-Thompson en haar team schatten dat de laatste tropische gletsjers binnen tien jaar zullen verdwijnen.
Smeltend ijs en de uitbreiding van oceaanwater door hitte hebben al bijgedragen aan de zeespiegelstijging. Volgens NOAA is het wereldwijde gemiddelde zeeniveau sinds 1880 met 8-9 inch (21-24 centimeter) gestegen. Het stijgingspercentage neemt toe, van 0,06 inch (1,4 millimeter) per jaar in de 20e eeuw tot 0,14 inch (3,6 mm) per jaar vanaf 2006-2015. Volgens NOAA heeft deze zeespiegelstijging zich vertaald in een stijging van 300% tot 900% van de hoogwateroverstromingen in kustgebieden in de Verenigde Staten.
Oceaanwater absorbeert kooldioxide uit de atmosfeer, wat een chemische reactie veroorzaakt die oceaanverzuring veroorzaakt. De wereldwijde gemiddelde pH van het oceaanoppervlak is sinds het begin van de industriële revolutie met 0,11 gedaald, een stijging van de zuurgraad met 30%, volgens NOAA's Pacific Marine Environmental Laboratory. De toenemende zuurgraad van de oceaan maakt het voor koralen moeilijker om hun carbonaatskeletten te bouwen en voor dieren in de schaal zoals venusschelpen en sommige soorten plankton om te overleven.
Klimaatverandering heeft zelfs invloed op de timing van lenteachtig weer. Het vroegste voorjaar (zoals gedefinieerd door plantengroei en -temperaturen) dat in de Verenigde Staten werd geregistreerd, was in maart 2012. Klimaatmodellen suggereren nu dat dergelijke vroege bronnen in 2015 de norm zouden kunnen zijn. Maar late bevriezingen zullen waarschijnlijk nog steeds optreden, waardoor omstandigheden ontstaan waarin planten kunnen vroeg uitbladeren en dan door koude temperaturen beschadigd raken. Klimaatmodellen voorspellen ook de verergering van alarmerende trends in droogte en bosbranden dankzij warmere temperaturen.
Modellen zijn een belangrijk hulpmiddel voor klimaatwetenschappers, zei Kathie Dello, de klimatoloog van de staat North Carolina. Er is geen vergelijkingsplaneet voor de aarde, zei Dello, maar met modellen kunnen wetenschappers virtuele versies van de planeet maken om verschillende scenario's te testen. Hoewel het aardingssysteem gecompliceerd is, zijn deze computermodellen in staat gebleken de toekomst te voorspellen. Een paper uit 2020 in het tijdschrift Geophysical Research Letters vond dat voorspellingen van klimaatmodellen gepubliceerd tussen de jaren 70 en 2010 accuraat waren in vergelijking met de werkelijke opwarming die plaatsvond na publicatie.
Kunnen we klimaatverandering omkeren?
Een groeiend aantal bedrijfsleiders, overheidsfunctionarissen en burgers maakt zich zorgen over de klimaatverandering en de gevolgen ervan en stelt stappen voor om de trend te keren.
"Terwijl sommigen beweren dat 'de aarde zichzelf zal genezen', werken de natuurlijke processen om deze door de mens veroorzaakte CO2 uit de atmosfeer te verwijderen op de tijdschaal van honderdduizenden tot miljoenen jaren ', zegt Josef Werne, een geochemist en paleoklimatoloog aan de universiteit. van Pittsburgh, zei. 'Dus ja, de aarde zal zichzelf genezen, maar niet op tijd om onze culturele instellingen te behouden zoals ze zijn. Daarom moeten we, in ons eigen belang, op de een of andere manier handelen om met de klimaatveranderingen om te gaan wij veroorzaken. "
Als alle menselijke broeikasgasemissies onmiddellijk zouden stoppen, zou de aarde waarschijnlijk nog meer opwarmen, suggereren sommige studies, omdat koolstofdioxide honderden jaren in de atmosfeer blijft. Er zijn voorstellen die theoretisch een deel van deze "ingesloten" opwarming kunnen omkeren door kooldioxide uit de atmosfeer te verwijderen, zoals het opvangen en opslaan van koolstof, waarbij koolstof in ondergrondse reservoirs wordt geïnjecteerd. Voorstanders beweren dat het afvangen en opslaan van koolstof technologisch haalbaar is, maar dat marktkrachten een wijdverbreide acceptatie hebben voorkomen.
Of het al dan niet verwijderen van reeds uitgestoten koolstof uit de atmosfeer haalbaar is, het voorkomen van toekomstige opwarming vereist het stoppen van de uitstoot van broeikasgassen. De meest ambitieuze poging tot nu toe om opwarming te voorkomen, is de Overeenkomst van Parijs. Dit niet-bindend internationaal verdrag, dat in november 2016 in werking is getreden, heeft tot doel de opwarming "ruim onder de 2 graden Celsius boven het pre-industriële niveau te houden en inspanningen te blijven leveren om de temperatuurstijging nog verder te beperken tot 1,5 graden Celsius", aldus de Verenigde Naties. Elke ondertekenaar van het verdrag stemde ermee in om zijn eigen vrijwillige emissiegrenswaarden vast te stellen en deze in de loop van de tijd strenger te maken. Klimaatwetenschappers zeiden dat de emissiegrenswaarden die in het kader van de overeenkomst zijn vastgelegd, niet zo laag zouden blijven als 1,5 of zelfs 2 graden Celsius, maar dat het een verbetering zou zijn ten opzichte van het "business-as-usual" -scenario.
Onder de regering-Obama hebben de Verenigde Staten beloofd de broeikasgasemissies tegen 2025 tot minder dan 28% van het peil van 2005 te beperken. President Donald Trump kondigde echter kort na zijn verkiezing aan dat zijn regering de Overeenkomst van Parijs niet zou nakomen. De Trump-administratie begon het formele terugtrekkingsproces uit de overeenkomst in 2019.
Verschillende nationale en lokale overheden hebben hun eigen inspanningen gelanceerd om de klimaatverandering te bestrijden. Zo hebben 24 staten en Puerto Rico zich aangesloten bij de Amerikaanse Climate Alliance en hebben ze toegezegd de doelstellingen van de Overeenkomst van Parijs te zullen halen.
'De federale regering is, zelfs als ze goed functioneert, niet de meest behendige instelling', zei Dello. 'Maar staten en steden zijn iets flexibeler.'
