Concentratie broeikasgassen, 1980-2008

Concentraties kooldioxide stijgen verder

De concentraties van broeikasgassen zijn normaliter gebaseerd op directe meetgegevens van talloze meetstations over de hele wereld. De verwerking, calibratie en het vrijgeven van die gegevens vergt vaak meer als een jaar, en daarom lopen de gepresenteerde reeksen vaak 1 of 2 jaar achter. Voor koolstofdioxide bestaan echter wel veel recentere schattingen en daarom is gekozen dat we voor koolstofdioxide vanaf nu een andere bron hanteren.
De mondiaal gemiddelde concentratie van koolstofdioxide (CO₂) was in 2008 384.8 ppm en in 2009 386.3 ppm (bron: NOAA) en was daarmee ruim 5% hoger dan 10 jaar terug. In de periode 2000-2008 steeg de concentratie met gemiddeld bijna 2.0 ppm per jaar, terwijl het groeitempo in de jaren '90 gemiddeld 1.5 ppm per jaar bedroeg (GCP, 2008). Sinds 2003 is de uitstoot van CO₂ door fossiel energiegebruik tot 2008 met 3 à 5% per jaar toegenomen, in de tien jaar daarvoor was dat gemiddeld 1.4%. In 2008 was de mondiale groei door de kredietcrisis teruggelopen tot 1.6% en in 2009 zelfs met een procent gedaald (Olivier en Peters, 2010). De groei komt vooral door een grote toename van het kolengebruik in China.
De huidige concentratie van koolstofdioxide ligt daarmee 43% boven het gemiddelde pre-industriële niveau van meer dan een eeuw geleden. De stijging van de concentraties wordt grotendeels veroorzaakt door antropogene emissies. Koolstofdioxide komt vooral vrij bij het gebruik van fossiele brandstoffen en daarnaast bij de omvorming van bosgebieden naar landbouwgronden

Methaanconcentratie stijgt opnieuw verder in 2008

De mondiaal gemiddelde concentratie van methaan (CH₄) leek tot 2003 steeds toe te nemen en bereikte een niveau van 1777 ppb. Opmerkelijk is dat de concentratie sindsdien niet verder leek te stijgen en te stabiliseren rond 1775 ppb eind 2006, bijna 1.5% meer dan 10 jaar terug). 2007 en 2008 gaven echter weer stijgingen te zien van 7.5 ppb per jaar, en in 2009 was de toename 2.4 ppb naar 1792 ppb. De reden van de plotselinge stijging in 2007 en 2008 is waarschijnlijk een toename van methaan uit wetlands, in 2007 in Arctische gebieden door hogere temperaturen en in 2008 ook in tropische gebieden door meer neerslag als gevolg van El Nina-condities (Dlugokencky et al., 2009).De recente metingen suggereren geen grote toename in emissies door het smelten van permafrostgebieden en methaanhydraten op hogere breedtegraden.
De methaanconcentraties zijn meer dan 2,5 keer zo hoog als de gemiddelde pre-industriële concentratie van circa 700 ppb. Methaan komt vooral vrij als gevolg van veeteelt, rijstproductie, productie van kolen, olie en gas en van afval (vuilstortplaatsen en afvalwater).
De concentraties van broeikasgassen zijn het hoogst op plaatsen waar de door de mens veroorzaakte emissies het grootst zijn. Voor de meeste gassen is dit het op het Noordelijk Halfrond (zie de lijnen voor Alaska, Hawaii, Ierland en Oregon/Californië in de grafieken). Door de lange verblijftijd van broeikasgassen in de atmosfeer - deze is doorgaans tientallen jaren of meer - verspreiden de broeikasgassen zich over de hele wereld. Methaan heeft een relatief korte levensduur van circa 10 jaar en heeft daardoor grotere noord-zuid verschillen dan de andere broeikasgassen (IPCC, 2007).

Concentratie distikstofoxide neemt verder toe

De mondiaal gemiddelde concentratie distikstofoxide (N₂O, lachgas) concentratie kwam eind 2008 uit op 322 ppb; dat is een stijging van ruim 2.5% in 10 jaar tijd. De huidige concentratie van distikstofoxide ligt daarmee 15% boven het gemiddelde pre-industriële niveau van meer dan een eeuw geleden. Distikstofoxide komt vooral vrij door landbouwactiviteiten, waaronder de productie en het gebruik van dierlijke mest en het gebruik van kunstmest.

Concentraties fluorbevattende broeikasgassen stijgen verder

De concentraties van diverse nieuwe fluorbevattende broeikasgassen vertonen een stijgende lijn.

• In de groep van de HFK's, de onvolledig gehalogeneerde fluorkoolwaterstoffen, komt de sterkste stijging voor rekening van HFK-134a: 11.0% in 2008. Aangetekend dient te worden dat hier de toename per jaar sinds 2006 niet meer stijgt. Vergelijk: 40% in 1999 en 20% in 2005. Verder toont ook de uitstoot van HFK-23, vooral als bijproduct van de productie van HCFCK-22, een doorgaande stijging tot en met 2008.
• De concentraties van de perfluorkoolwaterstoffen (PFK's) CF₄, C₂F₆ en C₃F₈ zijn de laatste jaren respectievelijk met circa 6%, 4%, 1% en 3% per jaar gestegen. Recente metingen laten zien dat de mondiale CF₄ emissies tot 1980 jaarlijks toenamen, maar daarna tot circa 2000 afnamen, terwijl die van C₂F₆ van 1995 tot 2000 plotseling nog sterk toenamen, waarna in de jaren '2000 de jaarlijkse uitstoot weer afnam en in 2008 weer op het niveau van 1995 was. In de jaren '2000 bleef de mondiale uitstoot ongeveer gelijk. Deze twee PFK's komen vooral vrij als bijproduct van aluminiumproductie en de afname van de jaarlijkse emissies is vooral het gevolg van procesverbeteringen. De tijdelijke toename bij C₂F₆ zou het gevolg kunnen zijn van een uitbreiding van de halfgeleiderindustrie, die PFK's gebruikt voor het etsen van de microchips. Daarentegen vertoonden de C₃F₈-emissies tussen 1992 en het begin van de jaren '2000 een sterke toename van van 0.3 tot 1.1 Gg per jaar, maar daalde daarna tot 2008 weer tot 0.6 Gg per jaar. Mogelijk als gevolg van reductiemaatregelen in de halfgeleiderindustrie die veel PFKs gebruikt (Muhle, 2010)
• De toename in concentratie van zwavelhexafluoride (SF₆) fluctueert sinds 2001 tussen de 3% en 8% per jaar, en was bijna 5% in 2008. Dit is het gevolg van afnemende mondiale emissies eind jaren '90 door reductiemaatregelen en een toename van de jaarlijkse uitstoot sinds 2000 vooral door de grote uitbreiding van het elektriciteitsnet in China (Levin et al., 2010; Rigby et al., 2010).

HFK's, PFK's en zwavelhexafluoride zijn krachtige broeikasgassen die uit industriële producten en bij productieprocessen kunnen vrijkomen. Een voorbeeld is het gebruik en de productie van koelvloeistoffen. HFK-134a wordt voornamelijk gebruikt als koelmiddel in airconditioners van auto's. Zwavelhexafluoride vindt vooral toepassing als elektrische isolator in hoogspanningsleidingen.
Van de mondiale broeikasgassen dragen de fluorbevattende broeikasgassen voor circa 0,9% bij aan de huidige versterkte broeikaswerking.

Klimaatverdrag en Kyoto Protocol

Het Klimaatverdrag van de Verenigde Naties (UNFCCC, 1992; Rio de Janeiro) heeft als doel om de concentraties van broeikasgassen in de atmosfeer te stabiliseren op een niveau waarbij een gevaarlijke beïnvloeding van het klimaat door menselijk handelen wordt vermeden. Dit betekent dat op termijn - dat is in 2100 - de mondiale emissies van broeikasgassen met circa 40-50% moeten dalen ten opzichte van 1990 (IPCC, 2001).
In 1997 is het Klimaatverdrag uitgebreid met het Kyoto Protocol (UNFCCC, 1997; Kyoto). In het Kyoto Protocol zijn afspraken gemaakt over de reductie van de emissies van broeikasgassen. Het doel is het bereiken van een gemiddelde emissiereductie van broeikasgassen van de geïndustrialiseerde landen met 5,2% over de periode 2008-2012 ten opzicht van 1990. Voor de EU als geheel is de reductiedoelstelling 8% en voor Nederland 6%. Het Kyoto Protocol kan worden gezien als een eerste bescheiden stap om stabilisatie van broeikasgasconcentraties te bereiken. De gassen koolstofdioxide (CO₂), methaan (CH₄), lachgas (N₂O), HFKs, PFKs en SF₆ vallen onder het Kyoto protocol.

• Klimaatverandering: beleid ter vermindering van broeikasgasemissies

Broeikaswerking

De (versterkte) broeikaswerking die de mondiale broeikasgassen veroorzaken, komt nu voor 63% voor rekening van koolstofdioxide, voor 18% van methaan, voor 6% van lachgas en voor <1% van de nieuwe broeikasgassen (HFK's, PFK's en zwavelhexafluoride). De overige 12% komen voor rekening van chloor- en broombevattende koolwaterstofverbindingen, die daarnaast ook verantwoordelijk zijn voor afbraak van ozon in de stratosfeer. Deze groep broeikasgassen valt reeds onder het Montreal Protocol (UNEP, 1987-2000) en zijn daarom niet in het Kyoto Protocol opgenomen.
Naast de hiervoor besproken mondiale broeikasgassen is ook ozon een belangrijk broeikasgas. Ozon wordt in de atmosfeer gevormd en ozonconcentraties worden beïnvloed door antropogene emissie van diverse stoffen. Door menselijk handelen is de ozonconcentratie in de lagere atmosfeer de laatste eeuwen toegenomen. In de hogere atmosfeer (stratosfeer) is ozon na 1980 echter juist afgenomen. Netto zorgen de veranderingen in ozonconcentraties voor een versterking van de broeikaswerking van de mondiale broeikasgassen.

• Concentratie ozonlaagafbrekende stoffen, 1978-2022