07-02-08

Tipping points: ons vals gevoel van veiligheid

Klimaatverandering is niet altijd een geleidelijk verlopend proces. Klimaatwetenschappers waarschuwen steeds vaker voor zogeheten 'tipping points' of 'points of no return': zodra de drempel wordt overschreden, is het evenwicht zoek.

In het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS) beschrijft een internationaal team van wetenschappers, wáár kleine veranderingen grote consequenties kunnen hebben, voor de mens en de aardse ecosystemen.

'De samenleving kan in slaap gesust worden, met een vals gevoel van veiligheid, door de geleidelijke projecties voor klimaatverandering,' schrijft de onderzoeksgroep, die onder leiding staat van Timothy Lenton van de Universiteit van East Anglia en Hans Joachim Schellnhuber van het Postdam Instituut voor Klimaatonderzoek. Dergelijke veranderingen op wereldschaal lijken langzaam en gradueel te verlopen, althans, volgens de menselijke maat. Maar de menselijke invloed op het klimaatsysteem kan regionaal abrupte en onomkeerbare veranderingen in gang zetten. Voor deze subsystemen introduceren de onderzoekers de term 'tipping-element'.

De top-9 van omslagpunten
Het team vond dat het tijd werd voor een overzicht van de verschillende omslagpunten, hun werking, invloed en geografische ligging. Ze baseren zich op het werk van 36 toonaangevende klimaatwetenschappers, die voor dit doel in oktober 2005 zijn samengekomen op de Britse ambassade in Berlijn, nog 52 andere experts van over de hele wereld, en uitvoerige bestudering van de beschikbare literatuur. Uit al het verzamelde onderzoek en de indrukwekkende bundeling van expertise is uiteindelijk een lijst van de 9 belangrijkste tipping-elements gedestilleerd, die volgens de onderzoekers moeten worden meegewogen in het internationale klimaatdebat, en waar het klimaatbeleid zich op zou moeten toespitsen:

        hooggevoelige omslagpunten, kleine onzekerheid:
        1. De Noordpool
        2. Groenland

        middelgevoelige omslagpunten, grote onzekerheid:
        3. De West-Antarctische ijskap
        4. De Boreale bossen
        5. Amazone-regenwoud
        6. El Niño-oscillatie
        7. Sahara, Sahel, West-Afrikaanse moeson
        8. Indiase moeson

        minder gevoelige omslagpunten, wel onzekerheid:
        9. Golfstroom

1. Noordpool
Het Arctische zee-ijs en de Groenlandse ijskap worden als meest gevoelige tipping-elements aangedragen, met de grootste voorspelbaarheid. Wetenschappers gaan er van uit dat de ijsbedekking sterk zal afnemen als gevolg van de sterke temperatuurstijging op het noordelijk halfrond.

Door afname van het albedo zal smelt van de Noordpool zichzelf versnellen: als het zee-ijs smelt, neemt het oppervlak aan donkere oceaan toe, die een veel groter deel van de zonne-energie absorbeert, dan het besneeuwde ijs, die het zonlicht juist grotendeels terugkaatst. Het hele gebied kan hierdoor versneld opwarmen. De afgelopen jaren is de smelt van de Noordpool al goed waarneembaar, een verschijnsel dat zich inderdaad lijkt te versnellen: in 2007 bestond nog maar 39 procent van het oorspronkelijke oppervlak uit ijs. De kritische drempel, die leidt tot volledige smelt van het ijs op de Noordpool, ligt volgens de onderzoekers op slechts 0,5 tot 2 graden opwarming. Volgens een aantal wetenschappers is de drempel nu zelfs al gepasseerd.

2. Groenland
Ook smelt van de Groenlandse ijskap kan zichzelf versnellen. Door atmosferische opwarming neemt de hoeveelheid smeltwater toe. Deze kan, door de vorming van smelttunnels, zogeheten 'moulins', tussen de ijskap en het land komen en ervoor zorgen dat de gletsjers sneller naar zee gaan stromen.

Wetenschappers zien desintegratie van de Groenlandse ijskap als dramatisch tipping-point. In het worst-case-scenario wordt deze al in gang gezet bij een opwarming van 3 graden, gevolgd door smelt van al het ijs binnen 300 jaar, leidend tot een wereldwijde zeespiegelstijging van 7 meter. Atmosferische opwarming boven Groenland wordt ook versneld door smelt van de Noordpool.

3. Antarctica
De West-Antarctische ijskap is een ander keerpunt. Waarschijnlijk is het ijs minder gevoelig voor klimaatverandering, maar de wetenschappelijke onzekerheid daarover is erg groot. De potentiële gevolgen van smelt op Antarctica zijn dusdanig, dat het onderscheid tussen denken in kansen en in risico's cruciaal is.

4. Boreale bossen
Andere belangrijke tipping-elements zijn het regenwoud van de Amazone en de Boreale bossen: een gordel van dichte dennenbossen, aan de zuidrand van de taigazone, die met name in Canada erg uitgestrekt is. Deze noordelijke oerbossen, die ook ruim aanwezig zijn in Alaska, Skandinavië en Siberië, vormen een complex ecosysteem, dat afhangt van boomfysiologie, permafrost en natuurlijke bosbranden. Een gemiddelde temperatuurstijging van 3 tot 5 graden kan zorgen voor grootschalig afsterven van deze bossen binnen een periode van 50 jaar. De opgeslagen koolstof komt daarbij vrij als CO2 en zal het broeikaseffect verder versterken. Het probleem is vooral de aangepaste vegetatie. Deze zal ten prooi vallen aan uitdroging tijdens ongekende zomerhitte en aan nieuwe ziekten. Vervanging door nieuwe boomsoorten uit zuidelijker vegetatiezones wordt niet mogelijk geacht, omdat deze niet bestand zijn tegen de nog steeds erg koude winters. De Boreale bossen liggen in gebieden met een landklimaat, waar de zomer- en wintertemperatuur ver uiteen liggen.

5. Amazone
Ook het regenwoud van de Amazone vormt een tipping-element in het klimaatsysteem. Door de combinatie van klimaatverandering en voortzettende ontbossing wordt verwacht dat de regenval in het uitgestrekte gebied met gemiddeld 30 procent zal afnemen. Het droge seizoen wordt aanmerkelijk langer, waarbij veel hogere maximumtemperaturen worden bereikt. Op een gegeven moment wordt de maximale veerkracht van de vegetatie overschreden, waardoor deze in de regentijd niet langer zal herstellen.

Klimaatmodellen voorspellen een massaal afsterven van het tropische regenwoud in de Amazone bij een temperatuurstijging van 3 tot 4 graden, die zelfs gevolgd kan worden door verwoestijning - binnen 50 jaar. Wanneer landbouwactiviteit in het gebied verder toeneemt, zal het keerpunt zelfs bij een lagere temperatuur liggen, aldus de onderzoekers in PNAS. Het verdwijnen van het grootste tropisch regenwoud zal de wereldwijde CO2-uitstoot nog dramatisch vergroten.

(Momenteel zorgt ontbossing in tropisch regenwoud (ook in Afrika en Indonesië) voor 20 procent van de jaarlijkse wereldwijde CO2-uitstoot. Avoided deforestation, het voorkómen van ontbossing, is een van de aandachtspunten voor het nieuwe klimaatverdrag, dat in 2012 het Kyoto-protocol moet opvolgen. Alleen door het beschermen van bestaande bossen compensatiewaardig te maken, zal herbebossing ooit een netto CO2-reductie kunnen bewerkstelligen.)

6. El Niño
De 'El Niño Southern Oscillation' (ENSO), de circulatie van warm en koud water in de Grote Oceaan, wordt gecontroleerd door de gelaagdheid van water van verschillende temperaturen rond de evenaar. In het vroege Plioceen, zo'n 4 tot 5 miljoen jaar geleden, was het water in het gebied ongeveer 3 graden warmer, en werd de ENSO-circulatie onderdrukt, waarbij El Niño en La Niña-condities voor langere tijd aanhielden.

Klimaatmodellen wijzen er echter op dat temperatuurstijging waarschijnlijk niet leidt tot een verandering in de frequentie van beide verschijnselen, maar wel in een toename van de kracht van El Niños. Deze leiden tot extreme neerslag, vaak leidend tot modderstromen, langs de westkust van Zuid-Amerika, en droogte en bosbranden in Australië en Indonesië.

7. Sahara, Sahel, West-Afrikaanse moeson
De hoeveelheid neerslag wordt in (grote delen van) Afrika sterk bepaald door de 'vegetatie-klimaat-terugkoppeling' en temperatuur aan het wateroppervlak van de Atlantische Oceaan. Het versterkte broeikaseffect zorgt naar verwachting van een toename van neerslag in de Sahel. Maar zodra de gemiddelde temperatuurstijging boven de 3 tot 5 graden uitkomt, verwachten de onderzoekers een 'ineenstorting' van de West-Afrikaanse moeson. Het effect hiervan op de gehele regio is groot, maar verschillende klimaatscenario's wijzen verschillende kanten op: een plotselinge verdroging van de Sahel, of juist een verdere vernatting, door een toename van westenwinden. Een derde scenario wijst op een verdubbeling van het aantal droge jaren tegen het eind van de 21e eeuw.

8. Indiase moeson
De regentijd in de Indiase zomer wordt beïnvloedt door luchtdrukverschillen tussen land en oceaan. Temperatuurstijging zal de moeson versterken, omdat warmere lucht meer vocht kan bevatten. Luchtvervuiling en landgebruik dat leidt tot een verhoging van de albedo verzwakt daarentegen de moeson. De Indiase regentijd dreigt onvoorspelbaar en labiel te worden, met een chaotische afwisseling van droogte en extreme neerslag, die volgens de onderzoekers binnen enkele jaren zal kunnen intreden.

9. Warme Golfstroom
De Golfstroom, een onderdeel van de Atlantische thermohaliene circulatie, die warm water uit het Caraïbisch gebied langs Europa naar het noordelijke deel van de Atlantische Oceaan voert, wordt onder andere gedreven door het dalen van koud water op hoge breedte. Wanneer grote hoeveelheden smeltwater van de Groenlandse ijskap zich mengen met de Golfstroom, wordt deze minder zout. Het water wordt daardoor lichter, waardoor het minder makkelijk naar de oceaanbodem zinkt. Wanneer de koude onderstroom niet langer wordt gevoed, valt ook de Warme Golfstroom stil. Alhoewel een soortgelijk verschijnsel tegen het einde van de laatste ijstijd heeft voorgedaan, achten wetenschappers herhaling zeer onwaarschijnlijk.

De Golfstroom kan echter ook op een andere manier verstoord raken. Wanneer de atmosferische temperatuurstijging voorbij de 3 tot 5 graden komt, zal het water in de noordelijke Atlantische Oceaan mogelijk niet langer genoeg afkoelen, waardoor de circulatie eveneens kan stilvallen. Terwijl stilvallen van de Golfstroom het gebied (waaronder Europa) plotseling en dramatisch kan doen afkoelen, heeft het proces dat er mogelijk toe leidt, een omgekeerd effect: opwarming van het water zorgt ervoor dat de Golfstroom steeds verder noordwaarts voert, voordat het water koud genoeg is om te zinken. De isolatie van de Noordpool neemt hierdoor af, waardoor deze versneld kan smelten. Smelt van de Noordpool zorgt, via het albedo-effect, juist voor verdere opwarming van het noordelijk halfrond.



Mitigatie
Gezien de schaal van de potentieel dramatische gevolgen van de genoemde tipping-elements, roepen de onderzoekers op tot sterkere mitigatie. Daarnaast moeten de omslagpunten ook worden besproken in het debat voor adaptatie: sommige modellen wijzen erop dat enkele van de tipping-points zullen worden gepasseerd, vóór de mensheid klaar is voor transitie naar een samenleving op duurzame energie. Verdere studie van de sociaal-economische gevolgen is noodzakelijk, aldus de onderzoekers.

Uit analyse van de potentieel dramatische tipping-points blijkt de exponentiële schaal waarmee de gevolgen van klimaatverandering toenemen, bij voortzettende temperatuurstijging. Terwijl in het politieke debat met mooie woorden wordt gesproken over de 'noodzaak de opwarming te beperken tot 2 graden', is de realiteit een heel andere. Bij voortzetting van huidige hoge uitstoot van broeikasgassen stevenen we af op een temperatuurstijging van wellicht 6 graden in deze eeuw. Daarbij worden niet alleen alle 'points of no return' gepasseerd, ook zal het broeikaseffect dan nog verder worden gevoed door gashydraten uit de smeltende permafrost en vrijkomend CO2 uit kalksteenpakketen in de steeds zuurdere oceanen.

© www.hier.nu