Hoe kunnen wetenschappers voorspellen wat er in de toekomst zal gebeuren?
Als we weten wat er in het verleden is gebeurd, kunnen we vaak ook voorspellen wat er in de toekomst zal gebeuren. Als je weet dat het de afgelopen vijf jaar elke dinsdag heeft geregend, kun je een gokje wagen dat het aanstaande dinsdag ook zal regenen – en je zou wel eens gelijk kunnen hebben. Het voorspellen van het weer is iets ingewikkelder dan dit, maar het komt er in wezen op neer dat gegevens uit het verleden worden gebruikt om de toekomst te bepalen. Het voorspellen van het klimaat op aarde – de weerspatronen op lange termijn voor de hele planeet – is nog complexer.
Wetenschappers maken voorspellingen van het klimaat met behulp van een zogeheten computermodel. Dit is een groot en zeer complex programma dat draait op een supercomputer (een van ’s werelds krachtigste computers). Het is in wezen een verzameling wiskundige vergelijkingen die beschrijven hoe verschillende delen van het klimaat werken. Elke vergelijking bevat variabelen (grootheden die veranderen) zoals temperatuur, neerslag, hoeveelheid kooldioxide en zeeniveau en laat zien hoe een van deze dingen van invloed is op de andere. Alles bij elkaar beschrijven de vergelijkingen ruwweg hoe het klimaat werkt. Hoe kunnen de wetenschappers daar zeker van zijn? Zij doorlopen een proces dat “ijken van het model” wordt genoemd. Als zij het model opstarten met gegevens van bijvoorbeeld 1900 en vragen het 50 jaar vooruit te laten lopen, zou het model het weer van 1950 moeten voorspellen. De wetenschappers kunnen de voorspellingen van het model vergelijken met de werkelijke gegevens voor 1950 en zien hoe het model het er vanaf brengt. Als het model accurate voorspellingen doet, kunnen ze het in de toekomst gebruiken om te zien wat er in 2050, 2100 of nog later zal gebeuren. Hoe verder het model in de toekomst reikt, hoe minder accuraat het waarschijnlijk zal zijn.
Een van de redenen waarom sommige mensen sceptisch zijn over de opwarming van de aarde is dat ze betwijfelen of computermodellen goed genoeg zijn om het klimaat tientallen jaren in de toekomst te modelleren. Om een computermodel te kunnen maken, moeten wetenschappers bepaalde aannames doen over hoe het klimaat werkt. Aangezien het klimaat zeer complex is en computers slechts zo krachtig zijn, zijn deze veronderstellingen meestal vereenvoudigingen. De sceptici zijn bezorgd dat de computermodellen te ruw en te eenvoudig zijn en dat zij niet weergeven hoe de dingen in werkelijkheid werken. Maar naarmate de tijd verstrijkt, klimaatwetenschappers meer en meer gegevens hebben om mee te werken, en computers steeds krachtiger worden, worden de modellen steeds beter. Hoe goed zijn hun voorspellingen? Uit een in 2019 gepubliceerde studie blijkt dat de klimaatmodellen de afgelopen 50 jaar de opwarming van de aarde accuraat hebben voorspeld.
Er is meer te lezen over hoe wetenschappers computermodellen van het klimaat maken in een geweldig BBC-nieuwsartikelModels’key to climate forecasts’ van Dr. Vicky Pope van het Hadley Centre in het Verenigd Koninkrijk. Als u nog een stapje verder wilt gaan, gaat u naarClimateprediction.net om uw eigen minimodel van het klimaat te draaien. Door de “vrije tijd” van uw computer te gebruiken, kunt u een aantal van ’s werelds toonaangevende wetenschappers helpen nog betere modellen van ons klimaat te maken.
Photo: Het model dat ik momenteel voor Climateprediction.net uitvoer om wetenschappers te helpen hun ideeën over de opwarming van de aarde te verbeteren. Mijn computer verwerkt gegevens voor het jaar 1811 terwijl u dit leest! Meer dan 47.000 computers in de wereld werken aan het project, dat net zo werkt als SETI@home.
Wat zullen de gevolgen van klimaatverandering zijn?
Als de aarde opwarmt, warmen de oceanen ook op – heel langzaam, maar wel aanzienlijk. Water zet uit als het warmer wordt, dus als de oceanen warmer worden, neemt het water dat ze bevatten meer volume in, waardoor het peil van de zeeën stijgt. De zeeën stijgen ook wanneer gletsjers en ijskappen smelten, waardoor meer water in de oceanen terechtkomt. Zeespiegelstijging is een van de belangrijkste gevolgen van de opwarming van de aarde. Als je in het midden van een land woont of op hoge grond in Colorado of Montana, VS, bijvoorbeeld, of in Birmingham, Engeland, zal je je daar misschien geen zorgen over maken. Maar als u dicht bij de zeespiegel woont, in Florida of Californië, in een land als Bangladesh of op een laaggelegen eiland zoals een van de Maldiven in de Indische Oceaan, is er een groeiende (maar tot nu toe nog steeds zeer kleine) kans dat uw huis onder water verdwijnt. Momenteel stijgt de zeespiegel wereldwijd met 3 cm per decennium. Wetenschappers denken dat de zeespiegel tegen 2100 gemiddeld met 10 cm tot 1 m zou kunnen stijgen.
Een ander overduidelijk gevolg van de opwarming van de aarde is dat de Noord- en Zuidpool dramatisch opwarmen. Volgens de Arctic Climate Impact Assessment (ACIA) is het zee-ijs in het Noordpoolgebied de afgelopen 30 jaar met ongeveer 8 procent afgenomen. Dat betekent dat een ijsvlakte ter grootte van Noorwegen, Zweden en Denemarken (of Texas en Arizona) samen nu is verdwenen. Een paar jaar geleden waarschuwden wetenschappers dat de Noordpool tegen 2100 zo warm zou kunnen zijn dat het ijs er in de zomer volledig zou verdwijnen; nu waarschuwen ze dat dit binnenkort zou kunnen gebeuren.Antarctica, op de Zuidpool, bevat ongeveer 90 procent van al het ijs op aarde. Hier smelten sommige gletsjers snel, waardoor water in de oceanen wordt afgevoerd en bezorgdheid ontstaat over grootschalige stijgingen van de zeespiegel. Maar het precieze effect van de klimaatverandering is complex: het leidt ook tot meer sneeuwval, waardoor op sommige plaatsen gletsjers worden opgebouwd terwijl ze elders worden weggespoeld. Als al het ijs van Antarctica zou smelten, zou het mondiale zeeniveau naar schatting met 80 meter stijgen! Gelukkig zal dat waarschijnlijk niet gebeuren. Het smeltende Antarctische ijs draagt slechts voor 15 procent bij aan de huidige stijging van de zeespiegel.
Waarom zijn deze dingen belangrijk?
De ecosystemen in de verschillende regio’s van onze planeet zijn zeer evenwichtig. In de poolstreken bijvoorbeeld zijn planten en dieren aangepast aan een leven in extreme kou, met weinig zonlicht en nauwelijks neerslag. In de tropen zijn planten en dieren gewend aan een veel warmer en natter klimaat. Naarmate de opwarming van de aarde toeneemt, zal het klimaat op veel plaatsen op aarde aanzienlijk veranderen. De polen kunnen te warm worden voor veel van de wezens die daar leven. Als de klimaatverandering langzaam zou verlopen, zouden de dingen de tijd hebben om zich aan te passen: planten die van koelte houden, zouden zich geleidelijk naar het noorden kunnen verplaatsen en op hogere breedtegraden kunnen groeien. Maar bij een betrekkelijk snelle klimaatverandering zullen planten en dieren zich misschien niet snel genoeg kunnen aanpassen en zullen velen uitsterven.
Zie het noordpoolgebied, waar de gemiddelde temperatuur de afgelopen jaren twee keer zo snel is gestegen als in de rest van de wereld. IJsberen zijn afhankelijk van zee-ijs om te jagen en zich van de ene naar de andere plaats te verplaatsen. Als al het zee-ijs in de zomer verdwijnt, zoals voorspeld wordt, zullen ijsberen misschien niet meer kunnen overleven. Honderden miljoenen trekvogels vliegen elke zomer naar het noordpoolgebied om er te broeden en te nestelen. Maar de opwarming van de aarde zal de planten veranderen die in het noordpoolgebied kunnen gedijen. Ongeveer 50 procent van de broedhabitats van sommige vogels kan verdwijnen, wat een bedreiging vormt voor de soorten die ervan afhankelijk zijn.De kariboe (rendier) gaat op veel plaatsen al achteruit omdat hun toendrahabitats beginnen te verdwijnen.
Photo: Zijn kariboes echt op weg naar uitsterven? Foto door Karen Laubenstein met dank aan US Fish & Wildlife Service.
En niet alleen het Noordpoolgebied zal worden getroffen: klimaatverandering zal het leven voor planten en dieren over de hele wereld moeilijk maken. In de tropen bijvoorbeeld zullen opwarmende oceanen naar verwachting delen van koraalriffen doen afsterven, met rampzalige gevolgen voor de complexe, kleurrijke ecosystemen die daarvan afhankelijk zijn. Volgens sommige voorspellingen zou de klimaatverandering 30-40 procent van alle diersoorten ter wereld kunnen doen uitsterven.
Welke gevolgen zal de klimaatverandering hebben voor de mens?
Mensen zijn natuurlijk ook dieren, en hoewel we dat vaak vergeten, maken ook wij deel uit van het complexe, wereldwijde ecosysteem. Wat er op de Noordpool gebeurt, lijkt misschien ver weg en onbelangrijk, maar wij zullen de gevolgen van klimaatverandering waarschijnlijk veel dichter bij huis voelen. Onregelmatiger weerpatronen kunnen leiden tot veel grotere stormschade en het verlies van kustgebieden door de stijgende zeeën; de verzekeringssector maakt zich al vele jaren zorgen over de gevolgen van klimaatverandering. Episoden van El-Niño zijn intenser en langduriger en komen nu al ongeveer drie keer zo vaak voor als een eeuw geleden en zullen naar verwachting in de toekomst verdubbelen. Volgens sommige voorspellingen kunnen overstromingen door de klimaatverandering tegen 2100 100-200 miljoen mensen permanent dakloos maken. Ironisch genoeg zullen zelfs in een wereld met een stijgende zeespiegel en vaak heviger regenval naar verwachting veel meer mensen te kampen krijgen met ernstige watertekorten.
Er zullen ook andere gevolgen zijn. Veranderingen in het klimaat zullen het op sommige plaatsen gemakkelijker maken voedsel te verbouwen, maar op andere plaatsen veel moeilijker. In delen van de Verenigde Staten kan de productie toenemen, maar landen zoals die in Afrika zullen naar verwachting verliezen. Over het geheel genomen zullen de armste mensen in de wereld naar verwachting het zwaarst worden getroffen. Voorspeld wordt dat ongedierte en ziekten zich veel verder zullen verspreiden om te profiteren van de opwarming van de aarde. Muggen, bijvoorbeeld, planten zich sneller voort in een warmer klimaat en verspreiden ziekten onder meer mensen. Sommige wetenschappers denken dat malaria zich in een opwarmende wereld veel wijder zal verspreiden; volgens sommige schattingen zou tweederde van de wereldbevolking gevaar lopen, vergeleken met slechts 45 procent nu. (Maar de wetenschap is complex, omdat er veel andere factoren een rol spelen.)
Photo: Verwacht wordt dat muggen hun verspreidingsgebied naar het noorden zullen uitbreiden, waardoor meer mensen risico lopen op malaria.Foto van National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) met dank aanNational Institutes of Health Image Gallery.
Wat kunnen we doen om de opwarming van de aarde te stoppen?
Het korte antwoord is eenvoudig: om de gevolgen van klimaatverandering te beperken, moeten we de opwarming van de aarde terugdringen. Dat betekent dat we minder kooldioxide uitstoten en het kan betekenen dat we minder energie gebruiken of dat we efficiënter gebruik maken van energie (dezelfde dingen doen met minder energie of betere technologie). In de praktijk is het verminderen van de uitstoot zowel heel eenvoudig als heel moeilijk.
Het is voor ieder van ons heel eenvoudig om onze persoonlijke uitstoot van kooldioxide te verminderen. U kunt de gloeilampen in uw huis (lampen die licht maken door heet te worden) vervangen door energiebesparende fluorescentielampen. U kunt van nutsbedrijf veranderen zodat meer van uw elektriciteit uit duurzame energie wordt gemaakt. Of u kunt fietsen, lopen of af en toe de bus nemen in plaats van uw auto te gebruiken. Je kunt een trui aantrekken in plaats van de verwarming aan te zetten, je ramen openzetten in plaats van de airco te gebruiken en bij het autorijden rekening houden met een lager brandstofverbruik. Maar zijn ze genoeg?
Photo: Zonnepanelen als deze zouden ons kunnen helpen de opwarming van de aarde aan te pakken door energie te produceren zonder kooldioxide uit te stoten.
Het echte probleem is dat de mondiale trends ons tegenwerken.Ontwikkelingslanden als India en China worden welvarender naarmate de mensen daar aan de armoede ontsnappen. Meer mensen kopen auto’s en verlangen naar dezelfde levensstijl als in de Verenigde Staten en Europa. Nu het wereldwijde gebruik van energie en fossiele brandstoffen nog steeds toeneemt, lijkt een grote klimaatverandering bijna onvermijdelijk. Dat betekent niet dat we moeten opgeven om te proberen het te stoppen. Met een drastische internationale inspanning kunnen we misschien de groei van de kooldioxide-uitstoot tegen 2100 een halt toeroepen. Als we het kooldioxideniveau in de atmosfeer onder de 550 ppm kunnen houden (ruwweg twee keer zoveel als voor de Industriële Revolutie en ongeveer 45 procent hoger dan nu), zullen overstromingen als gevolg van klimaatverandering in laaggelegen landen als Bangladesh met 80-90 procent afnemen.
Hoewel het voor individuen gemakkelijk is om iets te doen aan de opwarming van de aarde, vinden regeringen dat veel moeilijker. Een punt van zorg is dat maatregelen ter vermindering van de kooldioxide-uitstoot kunnen betekenen dat minder energie wordt verbruikt en de economische groei zou kunnen schaden. Dus als een land vrijwillig probeert zijn zaakjes op orde te krijgen, vreest men dat het economisch in het nadeel kan komen te staan ten opzichte van andere landen. Dit is de reden waarom de Verenigde Staten weigerden een internationaal klimaatverdrag, het Kyoto-protocol, te steunen. Het verdrag sloot ontwikkelingslanden als China uit, terwijl de Amerikaanse regering vond dat alle landen eraan moesten deelnemen.
Terwijl de regeringen van de wereld blijven debatteren en van mening verschillen, wordt de opwarming van de aarde steeds erger. Hoe langer het duurt om tot afspraken te komen, hoe erger het wordt. In oktober 2006 publiceerde de Britse regering een rapport van een vooraanstaand econoom, Sir Nicholas Stern. In het rapport wordt gesteld dat het zinvol is nu geld te investeren en de klimaatverandering aan te pakken, omdat de kosten van uitstel morgen groter zullen zijn. (Het is net zoiets als nu naar de tandarts gaan voor een vulling om te voorkomen dat je tanden er later uitvallen). Stern beweert dat de mondiale economische activiteit (gemeten naar het bruto binnenlands product of BBP) met 20% kan dalen als de gevolgen van de klimaatverandering echt ernstig zijn. Daarentegen zouden investeringen in maatregelen om de klimaatverandering nu een halt toe te roepen, slechts één procent van het BBP kosten – 20 keer minder. Met de publicatie van het Stern-rapport leken wetenschappers, economen en politici eindelijk dezelfde taal te spreken.
Het is interessant dat sommige bekende klimaatveranderingssceptici nu op hun standpunt zijn teruggekomen. Enkele jaren geleden had professor Richard Muller van de universiteit van Californië in Berkeley uitgesproken twijfels over de opwarming van de aarde, en dus zette hij het Berkeley Earth Surface Temperature-project op om het bewijsmateriaal eerlijk en met een open geest te testen – precies zoals je van een goede wetenschapper zou verwachten. In juli 2012 had hij in de New York Times een veel sterker geloof in de door de mens veroorzaakte klimaatverandering verkondigd dan zelfs het officiële IPCC-oordeel: “Global warming real… and humans are almost entirely the cause.”
Even so, governments have continued to dither and put off firm action. In december 2015 bereikten 195 landen tijdens een internationale top in Parijs (COP21) eindelijk overeenstemming over een akkoord om de wereldwijde temperatuurstijging te beperken tot minder dan 2°C. Terwijl de onderhandelaars zichzelf feliciteerden met een gedenkwaardige prestatie, wezen critici er al snel op dat er weinig verandert: de wereld is nog steeds op weg naar een veel hogere temperatuurstijging en een mogelijk verwoestende klimaatverandering. Een van ’s werelds meest invloedrijke klimaatwetenschappers, James Hansen, omschreef het akkoord van Parijs als “een fraude… een fake… waardeloze woorden. Er is geen actie, alleen beloften. Zolang fossiele brandstoffen de goedkoopste lijken te zijn die er zijn, zullen ze blijven worden verbrand.” En de temperaturen zullen blijven stijgen. Elke januari sinds 2013 schrijven journalisten dezelfde kop: op de een of andere manier gemeten was het afgelopen jaar “het warmste ooit”.” In januari 2017 ontdekten wetenschappers dat 2016 het warmste jaar ooit was; in januari 2018 onthulden ze dat 2017 het warmste jaar ooit was zonder een El Niño; en terwijl grote delen van Zuid-Australië in bosbranden opgingen, werd 2019 uitgeroepen tot het op één na warmste jaar ooit.De opwarming van de aarde betekent nog veel meer van dit soort krantenkoppen in de toekomst.Eind 2018 waarschuwde het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) dat we nog maar 12 jaar hebben om de opwarming van de aarde tot 1,5°C te beperken, wat “snelle, ingrijpende en ongekende veranderingen in alle aspecten van de samenleving zou vereisen.”
De klok tikt door.
Zelfs met al deze waarschuwingen blijft er een duidelijk gebrek aan urgentie in de aanpak van klimaatverandering. Wat is er nodig om ons wakker te schudden voor de opwarming van de aarde? En als we dat eindelijk doen, is het dan al te laat?
