Opwarming aarde versnelt zichzelf

Uit analyses van oud poolijs komt een fascinerend patroon naar voren. Tijdens interglaciale periodes waren niet alleen de temperaturen maar ook de CO2-gehaltes van de atmosfeer hoger dan tijdens ijstijden. De mens had toen nog geen noemenswaardige invloed op de aarde, en de vraag komt op wat nu oorzaak en wat gevolg is in het verband tussen broeikasgassen en de opwarming van de aarde. De ijstijden worden in gang gezet door variaties in de baan van de aarde die de ingevangen zonnestraling en daarmee de temperatuur doen variëren. Dat betekent dat de toename van CO2 in warmere tijden dus ook echt door de temperatuur van de aarde is veroorzaakt. Maar we weten dat het omgekeerde ook waar is. Het broeikaseffect van CO2, methaan en andere gassen is bekend en goed begrepen. We hebben daarom te maken met een terugkoppeling: broeikasgassen veroorzaken opwarming, maar opwarming verhoogt ook de broeikasgasconcentraties.

Tot nog toe is deze terugkoppeling nauwelijks meegenomen in gangbare voorspellingen van klimaatsverandering, omdat het niet lukte om betrouwbare schattingen van de grootte van het effect te maken. Bijna alle processen worden door temperatuur beïnvloed. Het netto-effect valt echter moeilijk te berekenen, vooral omdat het vaak om complexe, indirecte veranderingen gaat. Zo is de menging van diep zeewater met de bovenlaag geringer op een warmere aarde. Daardoor komen minder voedingsstoffen uit diep water voor algen beschikbaar. Die kunnen vervolgens minder CO2 vastleggen, zodat de concentratie in de atmosfeer toeneemt.

Door de recente reconstructies van klimaatsveranderingen in het verleden uit poolijs en groeiringen van bomen op een nieuwe manier te analyseren, is het nieuwe inzicht doorgebroken. Door nu de poolijsgegevens op een slimme manier te combineren met een model van het bekende broeikaseffect is het overblijvende effect van temperatuur op de atmosferisch concentraties van broeikasgassen berekend. Een complicatie is dat van de relevante processen sommige snel (jaren), maar andere heel langzaam (eeuwen tot millennia) gaan. Dat betekent dat terugkoppeling ook afhankelijk is van de tijdschaal. Bovendien was de wereld tijdens de ijstijden heel anders dan nu. Scheffer en collega’s hebben zich daarom voor hun schattingen vooral gebaseerd op een recentere klimaatsafwijking: de ‘Kleine IJstijd’. Tijdens deze periode (1550 – 1850)  was de aarde kouder, vooral waarschijnlijk vanwege een verminderde zonneactiviteit. Zo daalde ook het CO2-gehalte van de atmosfeer.

De onderzoekers schatten dat de opwarmingsverwachtingen zo’n vijftig procent naar boven moeten worden bijgesteld. De bepaling van het effect heeft echter nog een behoorlijke onzekerheid. Het kan in werkelijkheid minder zijn. Anderzijds zou het ook best veel meer kunnen zijn. De onderzoekers zijn namelijk aan de voorzichtige kant gebleven op een aantal fronten. Het onderzoeksteam rapporteert dit in een artikel in Geophysical Research Letters van deze week.