Dat CO2 een broeikasgas is, is al anderhalve eeuw geleden aangetoond. Maar hoe sterk die broeikaswerking precies is, bleef in de klimaatwetenschap de afgelopen veertig jaar een onzekere factor. Tot de publicatie van een 165-pagina's groot klimaatonderzoek dat vorige week verscheen.

Die publicatie bevat de conclusies van het World Climate Research Programme (WCRP), een groot internationaal samenwerkingsverband van universiteiten en klimaatinstituten. Op hun agenda stond het actualiseren van de schattingen van de zogeheten klimaatgevoeligheid: een maat voor de hoeveelheid temperatuurstijging die een verdubbeling van de CO2-concentratie tot gevolg heeft.

Het nieuwe onderzoek maakt de onzekerheidsmarge rond temperatuurvoorspellingen ongeveer een derde kleiner en schetst een warmere toekomst dan tot nu toe gedacht. De resultaten zijn gepubliceerd in vakblad Reviews of Geophysics.

CO2 zet opwarmende kettingreactie in gang, met onzekere uitkomst

De kennis over het opwarmende effect van CO2 gaat ver terug. Halverwege de negentiende eeuw deden natuurkundigen als John Tyndall en Eunice Foote al experimenten waarmee ze aantoonden dat CO2 warmte vasthoudt en dus een 'broeikasgas' is. Ze wisten zelfs al nauwkeurig te berekenen hoe sterk de broeikaswerking van CO2 is.

Dit inzicht leidde al tot voorspellingen dat het gebruik van steenkool uiteindelijk een hogere concentratie van CO2 tot gevolg zou hebben en daarmee ook een hogere gemiddelde temperatuur op aarde. Hoeveel hoger die temperatuur precies zal uitvallen, viel toen nog niet te berekenen. Dit hangt niet alleen af van de hoeveelheid warmte die CO2 kan vasthouden, maar ook van de precieze CO2-concentratie, die ook afhangt van de toekomstige uitstoot.

“Halverwege de negentiende eeuw deden natuurkundigen al experimenten waarmee ze aantoonden dat CO2 warmte vasthoudt en dus een 'broeikasgas' is.”

Daarnaast wordt de temperatuur beïnvloed door kettingreacties die optreden in de atmosfeer. Zo leidt de opwarming door CO2 tot extra verdamping van water. Aangezien waterdamp ook een broeikasgas is, versterkt deze terugkoppeling het opwarmende effect van een CO2-stijging.

Dat geldt ook voor veranderingen in wolkvorming als gevolg van klimaatverandering. Sommige wolken werken koelend, maar de meeste wolken leiden net als waterdamp tot versterking van de opwarming.

Lage schattingen klimaatgevoeligheid 'zeer onwaarschijnlijk'

Door deze complexe interacties houden klimaatscenario's onzekerheidsmarges. Zo werd er tot nu toe vanuit gegaan dat als de concentratie CO2 in de atmosfeer verdubbelt, dit zou leiden tot een opwarming rond 3 graden, met een ondergrens van 1,5 graden en een bovengrens van 4,5 graden. Die spreiding rond de berekening van de zogeheten 'klimaatgevoeligheid' kwam voor het eerst voor in een klimaatstudie uit 1979 en staat ook nog in het laatste volledige IPCC-rapport uit 2013.

Het nieuwe onderzoek heeft de onzekerheidsmarge op basis van verschillende 'lijnen van bewijs' versmald tot 2,3 tot 4,7 graden als meest waarschijnlijke bereik. De onderzoekers vonden een overlap tussen berekeningen op basis van recente veranderingen in het klimaat, klimaatveranderingen in het verre aardse verleden en de uitkomsten van moderne klimaatmodellen die de reacties in de atmosfeer kunnen nabootsen. Alle methodes komen vooral tot een hogere ondergrens in de temperatuurschattingen.

Het nieuwe onderzoek houdt een klein deurtje open voor extremere uitkomsten. Zo is er een 2,5 procent kans dat de opwarming bij verdubbeling van de CO2-concentratie lager uitpakt dan 2 graden, of hoger dan 5,7 graden.