Inleiding tot het broeikaseffect

Het broeikaseffect is een natuurlijk fenomeen

Het klimaat op aarde wordt door vele factoren bepaald, zoals door de afstand van de aarde tot de zon, de hoek tussen de aardas en de aardbaan, de zonneactiviteit, en de concentraties van zogenaamde broeikasgassen in de atmosfeer.

De kortgolvige straling van de zon is de bron van alle energie op aarde. De straling wordt beïnvloed door wolken, stofdeeltjes en broeikasgassen in de atmosfeer, die ongeveer 30 procent van de inkomende zonnestraling direct terugkaatsen. Deze teruggekaatste energie verdwijnt in het heelal en heeft dus geen invloed op het klimaat op aarde. Van de resterende straling neemt de atmosfeer ongeveer een derde op en het aardoppervlak twee derde. Hierdoor warmt zowel de atmosfeer op als het aardoppervlak. De langgolvige warmtestraling (infrarode straling) die hierdoor ontstaat, verdwijnt uiteindelijk weer in het heelal. Op deze manier ontstaat een evenwicht tussen ingestraalde en uitgestraalde energie.

Een deel van de langgolvige warmtestraling vanaf het aardoppervlak wordt geabsorbeerd door 'gassen' in de atmosfeer, en voor een deel weer teruggekaatst naar het oppervlak. Hierdoor is de oppervlaktetemperatuur hoger dan wanneer deze (broeikas)gassen er niet zouden zijn. Dit is het natuurlijke broeikaseffect. Hierdoor is de temperatuur aan het aardoppervlak ongeveer 33 °C hoger (+15 °C ipv -18 °C) dan wat het zou zijn in de afwezigheid van die gassen. De broeikasgassen zijn dus van groot belang voor het leven op aarde zoals we dit kennen

De belangrijke broeikasgassen zijn waterdamp (H₂O), koolstofdioxide (CO₂), methaan (CH₄), ozon (O₃), distikstofoxide of lachgas (N₂O) en gehalogeneerde koolwaterstoffen. Daarnaast bevat de atmosfeer deeltjes of aerosolen, zoals sulfaat, roet en nitraat. De meeste van deze stoffen komen ook van nature voor in de atmosfeer en worden uitgestoten of gevormd en afgebroken of opgenomen door natuurlijke processen.

Versterkt broeikaseffect door menselijke invloed

Door menselijk activiteiten worden ook broeikasgassen uitgestoten en nemen hun concentraties in de atmosfeer toe. Deze activiteiten zijn bijvoorbeeld het verbranden van fossiele brandstoffen zoals olie, kolen en gas, ontbossing en bepaalde industriële en agrarische activiteiten zoals de productie en toepassing van kunstmest.

De verhoogde concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer leidt tot extra opwarming aan het aardoppervlak. Om deze reden spreekt men ook wel van het versterkte broeikaseffect. De waargenomen stijging van de temperatuur op aarde in de laatste 50 jaar is zo goed als zeker voor het grootste deel veroorzaakt door de toename van broeikasgassen (IPCC, 2013)

Koolstofdioxide (CO₂) droeg in 2014 voor 66% bij aan de versterkte broeikaswerking, methaan (CH₄) voor 17%, distikstofoxide (lachgas, N₂O) voor 6%, de gehalogeneerde koolwaterstoffen onder het Montreal-protocol (met name CFK's en HCFK's) samen voor 10%, en gehalogeneerde koolwaterstoffen onder het Kyoto protocol (c.q. PFK's, HFK's en SF6) samen voor <1%. Aerosolen kunnen zowel een opwarmend als een verkoelend effect hebben. Alle aerosolen samen hebben netto een verkoelende werking en compenseren in 2014 voor ongeveer 20% het versterkte broeikaseffect.

• Concentratie broeikasgassen, 1950-2018

Effecten van klimaatverandering

Klimaatverandering door het versterkte broeikaseffect kan tal van gevolgen hebben voor de mens en zijn omgeving, sommige positief, andere negatief. Deze effecten treden op door geleidelijke trendmatige veranderingen in het klimaat, en door veranderingen in weers- en klimaatextremen zoals hevige neerslag en hittegolven. Sommige effecten zijn nu al waarneembaar, en volgens de huidige inzichten zullen klimaatverandering en effecten daarvan de komende eeuwen nog doorzetten.

Meer droogte, stijging van de zeespiegel -door thermische uitzetting van het zeewater en het wegsmelten van landijs-, minder zee-ijs rond de Noordpool, en veranderingen in de waterhuishouding van rivieren zijn voorbeelden van effecten van klimaatverandering.
Hierdoor kunnen wereldwijd ecologische (bijvoorbeeld het verdwijnen en een noordwaartse verschuiving van soorten), economische (bijvoorbeeld als gevolg overstromingen, maar ook het ontstaan van nieuwe zeevaartroutes) en sociale (zoals meer gezondheidseffecten door een toename van hooikoorts) veranderingen optreden.

Klimaateffecten treden overal in de wereld op, ook in Nederland. Ongunstige effecten van klimaatverandering hangen in ons land veelal samen met veranderingen in het optreden van extreme weerssituaties (droogte, hoge en lage rivierafvoeren, piekbuien, ongebruikelijke koude periodes en hitte) (PBL, 2012, 2015). Daarnaast neemt de kans op het nieuw of opnieuw optreden van ziektes en plagen in de landbouw of de volksgezondheid mogelijk toe. Positieve effecten zijn bijvoorbeeld de productieverhoging in de landbouw, gemiddeld minder sterfte in de winterperiode en een toename van het aantal voor recreatie gunstige dagen.

Klimaatverdrag en klimaatbeleid

Het Klimaatverdrag van de Verenigde Naties uit 1992 heeft als doel om de concentraties van broeikasgassen in de atmosfeer te stabiliseren tot op een niveau waarbij een gevaarlijke menselijke beïnvloeding van het klimaat wordt vermeden (UNFCCC, 1993). Het Kyotoprotocol uit 1997 (UNFCCC, 1997) was een eerste aanzet richting reducties van mondiale emissies van broeikasgassen om zo stabilisatie van broeikasgasconcentraties te bereiken. Het doel was om de gemiddelde emissie van broeikasgassen in geïndustrialiseerde landen over de periode 2008-2012 met 5,2% te reduceren ten opzichte van 1990. Tijdens de Klimaatconferentie in Parijs (2015) is hier een vervolg op gegeven door scherpere doelstellingen op lange termijn te formuleren (UNFCCC, 2015). Het voorkomen van een 'gevaarlijke beïnvloeding van het klimaat' zoals geformuleerd in het Klimaatverdrag is tijdens deze conferentie vertaald naar een opwarming van de aarde tot ruim onder 2 graden ten opzichte van pre-industrieel, met 1,5 graad als streefwaarde (UNFCCC, 2015). Om dit te bereiken moeten de mondiale emissies van broeikasgassen in de komende decennia sterk worden gereduceerd en in de tweede helft van deze eeuw worden teruggebracht tot nul.

• Klimaatverandering: beleid ter vermindering van broeikasgasemissies

Rapportages over het broeikaseffect

Het Intergovernementele Panel voor Klimaatverandering (IPCC) beschrijft ongeveer om de vijf jaar de wetenschappelijke kennis van het versterkt broeikaseffect, de mogelijke effecten en de beleidsopties. (IPCC, 2013, 2014)