De aarde warmt op. Dat kan niemand meer ontkennen. De oorzaak is ook duidelijk. Doordat de instraling van zonnewarmte groter is dan de uitstraling hoopt zich elk jaar weer wat meer energie op in het centrale verwarmingssysteem van de aarde. Dit bestaat uit een gigantisch groot waterreservoir, de oceanen, en diverse circulatiesystemen. Omdat de uitstoot van broeikasgassen naar de atmosfeer nog steeds toeneemt als gevolg van onder andere het gebruik van fossiele brandstoffen, neemt het surplus van instraling ook nog steeds toe.
Waterdamp en methaan zijn de sterkste broeikasgassen, maar hebben een korte cyclus. Koolzuurgas (CO2) verdwijnt echter zeer langzaam weer uit de atmosfeer, zodat er sprake is van accumulatie. Zelfs als we nu volledig zouden stoppen met fossiel, zal het nog vele honderden jaren duren voordat het CO2 gehalte weer van het huidige niveau van 410 ppm naar een veilig pré-industrieel niveau van 350 ppm zal zijn gedaald.
Versterkende factoren
Voorlopig blijft het surplus dan ook positief en de energie zal zich voorlopig nog blijven ophopen. Het jaarlijkse energie-surplus zal zelfs nog verder toenemen omdat er een aantal versterkende factoren gaan meespelen. Zo zal de instraling naar Arctisch water stijgen naarmate minder zee-ijs aanwezig is die de straling reflecteert (Albedo effect) en ook zal er op grote schaal methaangas vrijkomen uit enorme reserves die onder de permafrost gebieden liggen en uit smeltend methaan-ijs uit de arctische zeeën. Deze beide versterkende factoren zijn nu al zichtbaar in gang gezet.
Hoe groot is het energy-surplus? De totale balans tussen de hoeveelheid inkomende en uitgaande straling is erg moeilijk direct te meten. Wat we wel kunnen meten is het uiteindelijke effect van het surplus in de vorm van warmte. De meeste energie (ca 90 %) wordt opgenomen door het water van de oceanen, waardoor de temperatuur van het oceaanwater in de afgelopen halve eeuw een klein beetje (ca 0,1 graad C) is gestegen. Dat is lokaal zeer verschillend. Rond de evenaar het meest en aan de oppervlakte meer dan in de diepte. Aan de polen is er een groot verschil tussen zomer en winter. Via de circulatiesystemen wordt een deel van de warmte rond de evenaar afgevoerd naar de polen en een deel verdwijnt vanwege verdamping naar de atmosfeer. Toch is uit vele duizenden metingen, gedaan door ca 4000 sondes die op en neer bewegen tussen 2000 en 1 meter diepte een berekening te maken voor de totale hoeveelheid warmte-energie. Volgens onderstaande grafiek van het NOAA is in de laatste 38 jaar de warmte-energie-inhoud van de laag tot 2000 meter diepte toegenomen met 25 x 10 22 Joule.
Als de buffer stopt
Temperatuurstijging van het oceaanwater is niet het enige effect. Er smelten gletsjers, verdwijnt zee-ijs en de ijskappen op Groenland en Antarctica smelten af. Omdat het smelten van ijs veel meer energie vergt dan het opwarmen van dezelfde hoeveelheid water (scheelt ongeveer een factor 100 ), fungeert het smelten van al dat ijs als een soort warmtebuffer of energie-spons. Dus als dat ijs op zou zijn, zal bij gelijkblijvend energie-surplus de oceaan nog veel sterker opwarmen.
De vraag die ik mezelf stelde was: Hoe groot is dit effect en hoe lang kunnen we nog van die bufferfunctie profiteren? Om die vraag te beantwoorden moeten we allereerst onderscheid maken tussen landijs en zee-ijs.
De hoeveelheid landijs die we nog kunnen laten smelten is gigantisch groot. Alleen de ijskap van Groenland bevat al 3 miljoen km3 ijs. Daar is minstens 100 x 1022 Joule voor nodig om dat te laten smelten en zelfs als het huidige energie surplus uit de warmte van de oceanen daar volledig aan op zou gaan, kan dat nog ruim 100 jaar duren. Dat is een hele geruststellende gedachte want als dat zou gebeuren, stijgt de zeespiegel met ruim 7 meter en dat is voor heel veel grote steden een onoverkomelijk probleem.
Het totale volume landijs op Antarctica is zelfs nog een factor 10 groter. Dus kunnen we rustig stellen dat die bufferfunctie van smeltend landijs nog tot in de eeuwigheid aanwezig blijft en de theoretische zeespiegelstijging met 65 meter zal dan ook niet zo snel plaatsvinden.
Voor het zee-ijs is de situatie niet zo geruststellend. De hoeveelheid zee-ijs varieert sterk met de seizoenen. Volgens het US National Snow and Ice Data Centre schommelt het oppervlak Arctisch zee-ijs met een gemiddelde dikte van 2 meter tussen 10 miljoen km2 in de winter en 5 miljoen km2 in de zomer. Het antarctisch zee-ijs varieert tussen 18 en 3 miljoen km2 (US National Snow and Ice Data Centre, Boulder CO).
Met moderne satellieten kan men ook de dikte nauwkeuriger meten. Dergelijke metingen wijzen op een totaal volume van 5 x 10 12 m3 voor het Arctische zee-ijs in de zomer, overeenkomend met een gemiddelde dikte van slechts 1 meter. In de winter wordt het totale volume geschat op 25 x 10 12 m 3. In circa 4 zomermaanden smelt er dus 15 x 10 12 m3 ijs. In de rest van het jaar is de balans andersom en groeit het ijs weer aan.
Wat betekent dat voor het energiebudget van de aarde? Als smelten en bevriezen elkaar in evenwicht houden, gebeurt er op de lange termijn niets. Het smelten van ijs vergt 3,4 x 108 Joule per m3 zodat ertussen zomer en winter op het Noordelijk halfrond 0,5 x 1022 Joule aan warmte opgeslokt wordt en weer teruggegeven wordt. Dat is dus maar 2 % van de totale energie-inhoud van alle oceanen die tussen zomer en winter heen en weer gaat. Niet meer dan een rimpeltje.
Uit grafieken over meerdere jaren voor het zomerse Arctische zee-ijs valt echter af te lezen dat smelten en bevriezen niet in balans zijn en het oppervlak in de laatste 20 jaar met een steeds sterker tempo terugloopt. Bovendien wordt de dikte aanzienlijk minder. De balans tussen zomer en winter is dus verstoord omdat ook daar sprake is van een netto energie-surplus. Tussen 1990 en 2010 werd het oppervlak in de zomer 3 miljoen km 2 minder. Uitgaande van een dikte van 1 meter wijst dit op een energie-surplus van 0,005 x 1022 Joule per jaar. Dat surplus is dus ongeveer 0,5 % van het surplus in de warmtebalans van al het oceaanwater. De conclusie zou dan ook kunnen zijn dat de temperatuur van het oceaanwater maar weinig sneller zal stijgen als al het arctische zee-ijs verdwenen is. Geen probleem dus.
IJsvrij
Op grond van het gemiddelde energie-surplus tussen 1990 en 2010 in het Arctisch gebied kan het nog wel 34 jaar duren voordat het zomers zee-ijs daar geheel verdwenen is. Het kan ook eerder want de trend volgt geen rechte lijn en de vermindering gaat steeds sneller. Extrapoleren we de kromme lijn dan zou al binnen 10 jaar het Arctische zee-ijs in de zomer geheel verdwenen kunnen zijn. Het resultaat van deze simpele berekening achter op een sigarendoos is slechts weinig gunstiger dan de onheilsvoorspelling van de ijsprofessor Peter Wadhams in zijn boek “A Farewell to Ice.”
Voor het Antarctische gebied zijn er nog onvoldoende gegevens om een dergelijke trend te kunnen zien. Bovendien ontstaat het zee-ijs daar niet alleen door bevriezing maar ook door smelten en afbreken van stukken landijs.
Het smelten van het Arctische zee-ijs speelt weliswaar op afzienbare termijn maar de invloed op het totale energiesysteem en op het stijgen van de zeespiegel is daarentegen klein. Men schat hooguit 4 cm. Eén ijsvrije zomer is ook nog geen groot drama. De vraag is echter of het arctische zee-ijs in de winter weer terug gaat komen als de stromingspatronen en temperaturen van het ijsvrije arctische water zijn veranderd. Indien het Arctische gebied gedurende steeds langere tijd “open” blijft, kan dit wel grote gevolgen hebben op het wereldklimaat als geheel. Omdat het Arctisch gebied dan zeer sterk zal opwarmen, zullen in eerste instantie de grote straalstromen in de atmosfeer sterk veranderen en op den duur kunnen zelfs ook de grote trans-atlantische oceaanstromingen stagneren. Dit zijn de twee grote circulatiesystemen van de centrale verwarming der aarde.
Drastische klimaatverandering
U kunt zich voorstellen wat er gebeurt als de verwarming blijft branden, maar de circulatiepomp voor de radiatoren uitvalt. Klimaatwetenschappers waarschuwen dan ook al vele jaren dat zelfs een beperkte afname van dit globale circulatiesysteem tot gevolg kan hebben dat West-Europa verschrikkelijk koud wordt, terwijl de Zuidelijke staten van de VS dan geplaagd worden met een reeks superorkanen van ongekende omvang en New York te maken krijgt met een stijging van de zeespiegel met 13 cm. Op dit moment bestaat er echter nog geen enkel betrouwbaar model dat in staat is om het moment van deze verandering ook maar bij benadering te voorspellen en de gevolgen nauwkeuriger in beeld te brengen. Dat de veranderingen extreem zullen zijn is echter zeker.
De kans is dus levensgroot dat het hele aardse klimaatsysteem drastisch zal veranderen vèr voordat de zeespiegel met meer dan 4 cm is gestegen en wellicht ook lang voordat we de 2 graden opwarming van de aarde als geheel gepasseerd zijn. De economische schade die dit met zich mee zal brengen zou wel eens vele malen groter kunnen zijn dan de totale wereldeconomie kan opbrengen. De kans dat we dit nog kunnen voorkomen is bovendien nihil.
Hoewel het stijgen van de zeespiegel het meest genoemd wordt als een vervelend effect van de opwarming van de aarde, waarbij de meeste mensen nog zullen denken: “Het zal mijn tijd wel duren”, kan de invloed van gesmolten Arctisch zee-ijs op het totale klimaat vele malen ernstiger zijn en volgens mijn simpele rekensommetjes, binnen enkele tientallen jaren een feit. Ik hoop dat iemand mij op een enorme rekenfout kan betrappen.
Han Blok
Samen bepalen we de richting van de toekomst, elke dag weer. Koelen we het klimaat weer af? Blijven we veilig? Maken we de samenleving eerlijker? Als je kunt, help dan mee. Steun ons als lid of donateur. Want zonder voldoende ondersteuners redden we het niet. Dank je wel.
Wil je ons liever eerst een tijdje volgen? Meld je dan hier aan voor de gratis nieuwsbrief.
Alvast bedankt - en blijf veilig en gezond!
Team Duurzaamnieuws
