Wat is het broeikaseffect?

Valt er een patroon te bespeuren in de weerstatistieken voor de aarde? Volgens dr. James E. Hansen, directeur van het Goddard-Instituut voor Ruimtestudies, een onderzoekscentrum dat onder het Amerikaanse ruimtevaartbureau NASA ressorteert, is dat beslist het geval. In juni 1988 zei dr. Hansen dat al deze warmte geen statistische toevalligheid is. Na een dramatisch getuigenis voor de Amerikaanse Senaat verklaarde hij: „Het is tijd om met al dat gewauwel op te houden en te zeggen dat alles er sterk op wijst dat het broeikaseffect al aan de gang is.”

HET broeikaseffect. Waarschijnlijk hebt u die term al vaak horen gebruiken. Nee, dan wordt er niet over een broeikas in een tuin gesproken, maar het is een aanduiding voor de atmosferische verwarming waardoor naar veel geleerden vrezen, de hele planeet reeds getroffen wordt. Voordat dr. Hansen zijn getuigenis had afgelegd, wilden de deskundigen dat echter niet in het openbaar zeggen. „Daarvoor zijn nodig geweest een regeringsforum tijdens een droogteperiode en hittegolf en één wetenschapper met het lef om te zeggen: ’Ja, het ziet ernaar uit dat het [het broeikaseffect] is begonnen en wij het geconstateerd hebben’”, zegt de atmosfeeronderzoeker Michael Oppenheimer over het getuigenis van dr. Hansen. „Hij vond het volkomen verantwoord luid en duidelijk te zeggen wat anderen binnenskamers fluisterden.”

De wereldomvattende broeikas

Hebt u uw auto wel eens in de hete zomerzon geparkeerd met alle raampjes gesloten? Toen u terugkwam, kreeg u een indruk van het broeikaseffect. De raampjes van uw auto laten de zonnestralen door, waardoor het in de auto snel warm wordt. Maar de warme lucht in de auto kan niet ontsnappen, en de warmte zelf evenmin. Waarom niet? Omdat warmte afgegeven wordt in de vorm van infrarode stralen, die onzichtbaar zijn voor het oog maar voelbaar zijn op de huid, wanneer u bij een vuur staat bijvoorbeeld. Hetzelfde glas dat zichtbaar licht binnenlaat, verhindert dat veel van de onzichtbare infrarode straling weer naar buiten gaat. De temperatuur in uw auto wordt daardoor steeds hoger.

De aardatmosfeer is te vergelijken met het glas van uw autoraampjes. Ze laat het zichtbare licht onbelemmerd door maar houdt heel wat onzichtbare straling tegen, waaronder infrarood en ultraviolet licht, alsook röntgenstralen. Over het algemeen is dat tegenhouden gunstig. Ultraviolet licht en röntgenstralen zijn heel gevaarlijk en men neemt aan dat ze kanker veroorzaken. Maar waarom wordt het infrarood tegengehouden?

Als de atmosfeer infrarode straling absorbeert, functioneert ze als een deken rond onze planeet. Soms vergeten wij dat de aarde omgeven is met de koude, lege ruimte. Hoewel de zon de aarde verwarmt, zou die warmte zonder onze broeikas-„deken” snel ontsnappen en zou de temperatuur aan het aardoppervlak 40 °C lager zijn dan nu het geval is. De oceanen zouden bevriezen!

Het probleem met het broeikaseffect is, dat het te veel van het goede zou kunnen worden. Een uit de hand gelopen broeikaseffect zou een massale hongerdood kunnen betekenen doordat graanstreken dorre erosiegebieden worden. Het zou ook kunnen leiden tot door extra warme oceanen gevoede catastrofale orkanen, stijgende oceanen die kustgebieden overstromen, om zich heen grijpende huidkanker veroorzaakt door een dunner wordende ozonlaag, en mateloos menselijk leed.

De wereldthermostaat komt hoger te staan

U hebt vermoedelijk op school geleerd dat de atmosfeer voor ongeveer 99 procent uit zuurstof en stikstof bestaat. Maar deze gassen houden de infrarode straling niet tegen. Enkele van de gassen die samen met waterdamp de resterende 1 procent uitmaken, behoeden aan de ene kant onze aardbol voor ernstige bevriezing maar dreigen aan de andere kant de aardbol te sterk te verwarmen.

De meeste geleerden zijn het erover eens dat als de concentratie van de broeikasgassen in de lucht hoger wordt, de temperaturen wereldwijd zullen stijgen, hoewel niemand met zekerheid kan zeggen hoe dit precies zal gebeuren. U zou deze gassen kunnen vergelijken met een wereldthermostaat. Het blijkt dat de mens al meer dan honderd jaar de wereldthermostaat steeds iets hoger zet. „De verbranding van fossiele brandstoffen (naast andere industriële en agrarische activiteiten) is er de oorzaak van dat de kooldioxideconcentratie in de atmosfeer sinds omstreeks 1860 met ongeveer 25 procent is gestegen”, merkt Irving M. Mintzer van het World Resources Institute op. „Men veronderstelt dat de gezamenlijke atmosferische ophoping van kooldioxide en de andere broeikasgassen sedert 1860 het aardoppervlak al een opwarming van zo’n 0,5 tot 1,5 °C boven de gemiddelde wereldtemperatuur van de pre-industriële periode bezorgd heeft.”

Het is waar dat één of twee graden niet veel lijkt, maar het vertegenwoordigt in feite heel wat warmte. Mintzer voegt eraan toe: „In perspectief gebracht: een verandering in de gemiddelde mondiale temperatuur van slechts 1 °C scheidt ons huidige klimaattype van Noord-Amerika en Europa van dat van de Kleine IJstijd van de 13de tot de 17de eeuw.” Bovendien is er geen reden om te veronderstellen dat de extra warmte evenredig verdeeld zal zijn. Eén graad extra over een jaar zou vele graden extra in de warmste zomermaanden kunnen betekenen, met rampzalige gevolgen.

De conferentie van Toronto

Terwijl de wrede zomer van 1988 Noord-Amerika bleef schroeien, woonden ruim 300 afgevaardigden uit 48 landen de Wereldconferentie over de Veranderende Atmosfeer in het Canadese Toronto bij. In een verslag over de conferentie stond in de Manchester Guardian Weekly de volgende sombere voorspelling van de gevolgen van een wereldomvattende opwarming:

„De stijging van de wereldtemperaturen zal niet gelijkmatig zijn. Op hoge breedten zal het sneller warmer worden dan op de evenaar. Dit zal een verlies van bodemvocht in de middenbreedten van het noordelijk halfrond betekenen, waar het grootste deel van het graan van de wereld wordt verbouwd.” Met andere woorden: een recept voor wereldomvattende hongersnood.

Wereldwijde watersnood voorspeld

Een andere voorname reden tot bezorgdheid is de uitwerking van hogere temperaturen op het peil van de oceanen. De meeste mensen brengen een stijgende zeespiegel in verband met smeltende gletsjers en ijskappen, maar in feite kan de oceaan flink stijgen zonder dat de polen afsmelten. Hoe? Door thermische uitzetting — hetzelfde verschijnsel dat het kwik in uw thermometer op een warme dag laat stijgen. „Als wij alles in het werk zouden stellen om de opwarmingstendens te vertragen, zouden wij de stijging van de zeespiegel tot één à twee meter kunnen beperken, maar dat is het beste waarop wij mogen hopen”, zegt de aan het Lawrence Livermore National Laboratory verbonden wetenschapper Robert Buddemeier.

Een stijging van het zeeniveau van deze omvang heeft wereldwijd bezorgdheid gewekt. „Een stijging van nog geen 0,6 meter van de zeespiegel zou betekenen dat 27 procent van Bangladesh onder water kwam te staan en dat 25 miljoen mensen een ander woongebied zouden moeten zoeken”, bericht de U.N. Chronicle. „Egypte zou 20 procent van zijn vruchtbare grond kunnen verliezen, de Verenigde Staten 50 tot 80 procent van hun drassige kustgebieden. Bij een stijging van 2 meter zou de Malediven-archipel met zijn 1190 eilanden weggevaagd kunnen worden.”

De bovenstaande voorspellingen zijn aan de voorzichtige kant. Sta eens stil bij enkele van de extremere voorspellingen die nu gedaan worden: „Wij schrijven het jaar 2035”, luidt een ervan. „Holland staat onder water. Bangladesh bestaat niet meer. Door stortregens en stijgende zeeën daar zijn verscheidene miljoenen mensen omgekomen en heeft de resterende bevolking zich gedwongen gezien te verhuizen naar provisorische vluchtelingenkampen op hoger gelegen terrein in Pakistan en India. In Midden-Europa en het Midden-Westen van Amerika hebben tientallen jaren van droogte eens vruchtbare landbouwgronden veranderd in geblakerde woestijnen.” — Jeremy Rifkin in de Manchester Guardian Weekly.

Is dat de toekomst die onze planeet te wachten staat?

[Kader op blz. 5]

Niet alle geleerden zijn ervan overtuigd dat de toename van de broeikasgassen de wereldomvattende opwarming heeft veroorzaakt. Stephen H. Schneider, een aan het Amerikaanse Nationaal Centrum voor Atmosfeeronderzoek verbonden deskundige op het gebied van klimaatmodellen, waarschuwt: „Dat het in één decennium warmer is geworden, wil nog niet zeggen dat dit te wijten is aan het broeikaseffect. Maar als twee decennia een opwarmingstendens te zien geven, zou dat nogal ongebruikelijk zijn. En als er jaar in jaar uit records gebroken worden, dan denk ik dat de meeste sceptici zich gewonnen zullen geven en zullen erkennen dat het een feit is.” — Science News, Jaargang 135, 8 april 1989

[Kader op blz. 6]

Waarom het zo moeilijk is voorspellingen over het broeikaseffect te doen

Het wereldklimaat is een enorm gecompliceerd systeem, en geleerden geven ronduit toe dat er grenzen zijn aan wat zij kunnen voorspellen. Hier volgen enkele van de factoren die van grote invloed zouden kunnen zijn op de huidige computermodellen van het toekomstige klimaat.

SMELTEN VAN SNEEUW EN IJS: IJs en sneeuw weerkaatsen 40 tot 60 procent van de binnenvallende zonnestralen. De planeet koelt daardoor af. Maar als door stijgende temperaturen ijs en sneeuw smelten, zal het donkerder land of water eronder meer warmte absorberen. Dit zou het broeikaseffect kunnen versterken, misschien met 10 tot 20 procent.

WOLKEN: Een warmere aarde zou een hogere mondiale vochtigheid moeten betekenen — meer wolken. „Het terugkoppelingseffect dat door wolken wordt veroorzaakt, is een van de onzekerste factoren in de klimaatveranderingstheorie”, geeft de deskundige op het gebied van klimaatmodellen V. Ramanathan van de University of Chicago toe. Men denkt echter dat als er meer bewolking zou komen, er afkoeling zou optreden doordat de terugkaatsing van de zonne-energie groter zou worden.

Daar staat tegenover dat terwijl wolken iets van de zonne-energie terugkaatsen, ze ook optreden als dekens die de van het oppervlak omhoogkomende straling tegenhouden. Het is dus moeilijk te voorspellen welk effect in een warmere, meer bewolkte wereld zou overheersen.

DE OCEANEN: Water is een uitstekende warmte-absorbeerder, en het blijkt dat de oceanen voldoende warmte kunnen opnemen om de algehele intrede van het broeikaseffect met tientallen jaren te vertragen. Hoeveel vertraging dat precies inhoudt is voor geleerden moeilijk te voorspellen.

VULKANEN: Door vulkanen ontstane wolken zorgen op een ingewikkelde manier voor verwarming van de stratosfeer en afkoeling van het aardoppervlak. Over het geheel genomen zouden vulkanen waarschijnlijk een matigende invloed hebben op het broeikaseffect, maar niemand kan voorspellen wanneer er een grote vulkaan zal uitbarsten.

ZONNECYCLUSSEN: In tegenstelling tot wat veel mensen denken, is de straling van de zon niet absoluut constant. De helderheid van de zon nam tussen 1979 en 1984 met ongeveer 0,1 procent af. Daardoor lijkt de stijgende mondiale temperatuur in die periode des te dreigender.

[Kader/Diagram op blz. 7]

De broeikasgassen

WATERDAMP: De hoeveelheid waterdamp in de lucht is grotendeels afhankelijk van de temperatuur. Warme lucht kan meer vocht vasthouden dan koude lucht. Waterdamp absorbeert de warmte zeer doeltreffend, maar kan op zich niet leiden tot het broeikaseffect. Waterdamp versterkt voornamelijk het effect van de andere gassen.

KOOLDIOXIDE (CO₂): Het komt van alle hitte vasthoudende gassen het meeste voor en het is essentieel voor alle leven op aarde omdat planten het nodig hebben om te leven. De hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer neemt thans met een half procent per jaar toe. Dat lijkt misschien niet veel, maar het betekent dat er elk jaar ongeveer een ton koolstof per man, vrouw en kind op de planeet in de atmosfeer wordt gebracht door de verbranding van fossiele brandstoffen als steenkool en olie — 5.000.000.000 ton koolstof per jaar! Ongeveer de helft van die koolstof wordt uiteindelijk door planten gebruikt of wordt door de oceaan geabsorbeerd, maar de rest blijft in de lucht hangen.

METHAAN (CH₄): Dit is het voornaamste bestanddeel van aardgas. Net als kooldioxide bevat het koolstof. Het neemt tweemaal zo snel in de atmosfeer toe als kooldioxide, of met ongeveer 1 procent per jaar. Er is reeds tweemaal zoveel methaan in de lucht als vóór de industriële revolutie. Wetenschappers zijn bezorgd dat de stijgende methaanconcentratie het voor de atmosfeer moeilijker zal maken andere broeikasgassen af te breken, zoals de beruchte CFK’s (chloorfluorkoolwaterstoffen).

CFK’s: Deze stabiele chemicaliën dragen bij tot de vernietiging van ozon als ze naar de stratosfeer gestegen zijn. Maar het zijn krachtige broeikasgassen als ze zich in het onderste deel van de atmosfeer bevinden. In feite is elk molecule ervan ongeveer 10.000 maal zo effectief als kooldioxide wat het absorberen van infrarode stralen betreft!

STIKSTOFOXIDE (N₂O): Toen uw tandarts dit gebruikte, noemde hij het misschien lachgas, maar het effect ervan op de atmosfeer is niet om te lachen. Het is een bijprodukt van de verbranding van fossiele brandstoffen en is uiterst stabiel. Als het eenmaal in de atmosfeer is, blijft het daar gemiddeld 150 jaar. In die tijd absorbeert het warmte als het zich in het onderste deel van de atmosfeer, de troposfeer genaamd, bevindt, maar het kan ook opstijgen naar de stratosfeer, waar het bijdraagt tot de vernietiging van ozon. De concentratie neemt thans toe met 0,25 procent per jaar.

OZON (O₃): Niet het minst belangrijk is het ozon. In de stratosfeer is ozon nuttig omdat het gevaarlijke ultraviolette straling absorbeert die huidkanker kan veroorzaken als ze tot het aardoppervlak doordringt. Maar in de lagere atmosfeer is ozon een gevaar. Ozon is een bijprodukt van verbranding, vooral in auto’s en straalvliegtuigen.

[Diagram]

(Zie publicatie voor volledig gezette tekst)

Het broeikaseffect: De aardatmosfeer houdt, net als het glas van een broeikas, de zonnewarmte gevangen. Het zonlicht verwarmt de aarde, maar de warmte die ontstaat — in de vorm van infrarode straling — kan niet gemakkelijk uit de atmosfeer ontsnappen omdat de broeikasgassen de straling tegenhouden en een deel ervan terugsturen naar de aarde, waardoor de warmte aan het aardoppervlak nog groter wordt

Ontsnappende straling

Vastgehouden infrarode straling

Broeikasgassen

Aarde