Klimaatsignaal'21: leren omgaan met onzekerheden

Aan de vooravond van de klimaattop in Glasgow gooide het KNMI met Klimaatsignaal’21 een steen in de vijver. We moeten volgens het KNMI in Nederland rekening houden met een fors hogere zeespiegelstijging, met drogere en hetere zomers en extremere hoosbuien. Ook nu weer zijn de reacties verdeeld. Wordt er niet overdreven? Of: zie je wel, het is veel erger dan we dachten! Een lesje in klimaatonzekerheden.

Op 25 oktober publiceerde het KNMI Klimaatsignaal’21, met nieuwe inzichten in de gevolgen van klimaatverandering voor Nederland. Het meest recente IPCC-rapport, dat in augustus uitkwam, is vertaald naar de Nederlandse situatie en aangevuld met eigen onderzoek. Beide rapporten verschenen goed getimed vlak vóór de klimaattop in Glasgow. Het KNMI wil hiermee ‘de urgentie van de zich snel voltrekkende klimaatverandering’ nog eens duidelijk maken. Klimaatsignaal’21 anticipeert op de nieuwe klimaatscenario’s die het instituut in 2023 wil publiceren, en die de scenario’s uit 2014 moeten vervangen.

Het rapport van de KNMI kreeg veel media-aandacht en lokte talrijke reacties uit. Vooral de extreme scenario’s waren onderwerp van discussie. Sommigen zien er een bevestiging in van hun grote bezorgdheid (‘Zie je wel, het is veel erger dan we dachten. Als we nu geen forse maatregelen nemen, gaat de wereld naar de knoppen’). Anderen vinden dat de extreme scenario’s te veel aandacht krijgen en onnodig paniek zaaien (‘Het zal allemaal wel meevallen, en mocht het onverhoopt tegenvallen, dan kunnen we het probleem wel oplossen met moderne technologieën’).

Om niet te vervallen in een welles-nietesdiscussie lijkt het ons belangrijk inzicht te krijgen in het denken in scenario’s en de onzekerheden die onlosmakelijk verbonden zijn met klimaatverandering. Bijvoorbeeld over de ontwikkeling van de uitstoot van broeikasgassen en de ijskappen op Groenland en Antarctica. Scenario-denken heeft een hoge transferwaarde, want je kunt het ook op andere onderwerpen toepassen, zoals de coronapandemie. Denken in scenario’s leert je omgaan met onzekerheden en geeft houvast in onzekere tijden. We zetten hier eerst de belangrijkste boodschappen over temperatuur, neerslag en zeespiegelstijging uit het IPCC-rapport en Klimaatsignaal’21 op een rij. Daarna gaan we aan de hand van zeespiegelstijging in op onzekerheden en scenario’s.

Zesde IPCC-rapport

In zijn zesde rapport noemt het IPCC de menselijke beïnvloeding van het klimaatsysteem voor het eerst een ‘onmiskenbaar’ (unequivocal) feit. De kleine slagen om de arm uit eerdere rapporten, waarin gesproken werd van een ‘uiterst waarschijnlijke menselijke invloed’, zijn dus verdwenen. Het tempo van de mondiale opwarming is ongeëvenaard in ten minste de laatste tweeduizend jaar. Ten opzichte van het pré-industriële tijdperk (1850-1900) is de mondiaal gemiddelde temperatuur 1,1 graden opgelopen. Sommige veranderingen zijn de komende eeuwen tot millennia onomkeerbaar, zoals de stijging van de zeespiegel, het smelten van ijskappen en de opwarming van de oceanen. Door de opwarming zullen de frequentie en intensiteit van hittegolven, extreme neerslag en droogte toenemen. Ook neemt de kans op kantelpunten (tipping points) toe, waarbij drempelwaarden overschreden worden met abrupte en onomkeerbare klimaatveranderingen als gevolg. Net als bij een overhellend schip is er dan geen houden meer aan. Relatief kleine verstoringen van een toestand kunnen dan belangrijke onderdelen van het klimaatsysteem zoals de Warme Golfstroom ingrijpend veranderen.

De temperatuurstijging van 1,5 graad wordt over tien jaar al bereikt, een decennium eerder dan gedacht. In het Klimaatakkoord van Parijs (2015) spraken landen af de stijging te beperken tot minder dan 2 graden en het liefst 1,5 graad in 2100. Voor die beperking tot 1,5 graad mag er mondiaal in totaal nog maar 400 gigaton CO2 uitgestoten worden. Voor de 2 graden-doelstelling is dat 1150 gigaton. De uitstoot in 2019 (vóór corona) bedroeg 43 gigaton. Daarmee is het koolstofbudget in 9,3 jaar opgesoupeerd. Om ‘Parijs’ te halen moeten de emissies van broeikasgassen (CO2, methaan en lachgas) sterk en snel gereduceerd worden en moet er op grote schaal koolstof uit de lucht worden gehaald (‘negatieve emissies’), bijvoorbeeld door herbebossing en ondergrondse koolstofopslag.

De mondiaal gemiddelde zeespiegelstijging valt ook hoger uit dan eerder gedacht: in 2100 tussen de 28 en 55 centimeter bij weinig uitstoot van broeikasgassen, en 63 tot 101 centimeter bij veel uitstoot. Allebei ten opzichte van 1995-2014. Omdat bij een hoge uitstoot de ijskap op Antarctica instabiel kan worden en versneld afsmelt, sluit het IPCC een stijging van 2 meter in 2100 en 5 meter in 2150 niet uit.

Voor de klimaattop in Glasgow spraken alle landen af plannen in te dienen om hun uitstoot te reduceren. Als deze plannen worden uitgevoerd (wat onzeker is), wordt de 2 graden-doelstelling al vóór 2060 overschreden en stevenen we af op een temperatuurstijging van 2,7 graden in 2100. De plannen (Nationally Determined Contributions, NDC’s) zijn dus volstrekt ontoereikend (figuur 1). Daarom is in Glasgow afgesproken dat landen niet in 2025 (zoals afgesproken in Parijs) maar al in 2022 bijgestelde plannen inleveren – dan vindt er weer een klimaattop plaats, dit keer in Egypte.

Klimaatsignaal’21

Wat gemiddeld voor de wereld als geheel geldt, hoeft niet in dezelfde mate voor Nederland op te gaan. Zo zijn er afwijkingen qua veranderingen in temperatuur, neerslag en zeespiegelstijging. De zeespiegelstijging wijkt regionaal af van het wereldgemiddelde door de draaiing van de aarde, geografische verschillen in zeewatertemperatuur en zoutgehalte, zeestromingen, luchtdrukverschillen en het veranderende zwaartekrachtveld door het smelten van gletsjers en ijskappen. Een grote ijsmassa trekt de zeespiegel lokaal omhoog, het zogenoemde zelfgravitatie-effect. Als de ijskap op Groenland smelt, stijgt de zeespiegel mondiaal gezien, maar door het wegvallen van het gravitatie-effect in het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan en ook in de Noordzee minder dan in het zuidelijke deel. Smelt de ijskap op Antarctica, dan stijgt de zeespiegel bij de Nederlandse kust juist sneller.

Vanwege de regionale afwijkingen vertaalde het KNMI de meest recente IPCC-inzichten naar de Nederlandse situatie en vulde deze aan op basis van eigen onderzoek. De belangrijkste conclusies uit Klimaatsignaal’21 zijn:

• De zeespiegel aan de Nederlandse kust stijgt meer dan eerder gedacht: geen 1, maar 1,2 meter in 2100 indien de uitstoot niet vermindert. Als de ijskap op Antarctica sneller smelt, kan de stijging zelfs oplopen tot 2 meter.
• De zwaarste buien in de zomer worden extremer.
• De kans op gevaarlijke valwinden (downburst) neemt toe. Ze steken plotseling op, kunnen snelheden tot 250 kilometer bereiken en gaan gepaard met wervelingen aan de zijkant (gustnados).
• De lentes en zomers worden droger. Het Nederlandse klimaat gaat steeds meer op dat in Zuid-Europa lijken.
• De kans op langdurige hitte en droogte neemt toe door de snellere opwarming van het noordpoolgebied. Daardoor wordt de straalstroom zwakker en kunnen droge en warme periodes langer aanhouden.
• ’s Zomers neemt de kans op laagwater in de rivieren toe, ’s winters de kans op hoogwater.
• De orkanen in het Caribisch gebied worden krachtiger en gaan gepaard met meer neerslag. Restanten ervan kunnen Nederland bereiken.
• Steden krijgen door verstening en de manier waarop ze zijn opgebouwd meer last van hitte en extreme neerslag dan het platteland.

Twee soorten onzekerheden

Wetenschappers krijgen steeds beter inzicht in klimaatsystemen en klimaatverandering. Het klimaatsysteem is ongelooflijk ingewikkeld, maar de mondiale en regionale klimaatmodellen worden alsmaar beter en de computers om de enorme hoeveelheden data te verwerken krachtiger. Toch zullen er altijd onzekerheden blijven. Dat is eigen aan klimaatkennis, omdat de wetenschap soms nieuwe factoren ontdekt waarmee voorheen geen rekening gehouden werd, zoals het gedrag van grote ijskappen.

Om klimaatverandering in de toekomst in kaart te brengen houden onderzoekers grofweg rekening met twee soorten onzekerheden. De eerste zijn onzekerheden in de natuurwetenschappelijke kennis en de gebruikte klimaatmodellen. Dan gaat het bijvoorbeeld om terugkoppelmechanismen als wolkenvorming en het gedrag van oceanen. Sommige onzekerheden kunnen grote gevolgen hebben, zoals de mogelijk versnelde smelt van grote ijskappen.

De tweede soort onzekerheid betreft de uitstoot van broeikasgassen door de mens. De klimaattop in Glasgow maakte weer eens duidelijk hoe moeilijk het is om wereldwijd afspraken te maken over emissiereducties om de temperatuurstijging te beperken zoals afgesproken in het Akkoord van Parijs. Dat is een kwestie van politieke keuzes en belangenconflicten tussen rijke landen die de opwarming grotendeels veroorzaakt hebben, arme landen die er de gevolgen van ondervinden, opkomende landen (India, China, Brazilië) die zich verder willen ontwikkelen, en landen die veel olie, gas en steenkool exporteren (Rusland, Midden-Oosten). Commerciële belangen van de fossiele brandstof- en agro-industrie spelen daar nog eens doorheen. De toekomstige uitstoot is fundamenteel onzeker en wordt hanteerbaar gemaakt met scenario’s.

Zonder een goed inzicht in deze onzekerheden zijn de klimaatgrafieken niet goed te begrijpen. Terwijl die grafieken juist een goed middel zijn om na te denken over alternatieve klimaattoekomsten en hoe je daarop kunt anticiperen. In figuur 2 en 3 over zeespiegelstijging vind je beide soorten onzekerheden terug. Ze zijn uiterst relevant, want de zeespiegelstijging is een directe bedreiging voor honderden miljoenen mensen in laaggelegen kustgebieden waaronder Nederland.

Zeespiegelstijging

Figuur 2 bevat een aantal boodschappen. De lichtblauwe lijn aan de linkerkant geeft de waargenomen zeespiegelstijging aan de Nederlandse kust weer. De lijn is het gemiddelde van zes getijdestations en gaat op en neer door fluctuaties in wind en zeestromen. De donkerblauwe lijn toont de trend. Aan de rechterkant van de figuur staan verwachtingen op basis van een combinatie van klimaatmodellen en emissiescenario’s.

De groene, paarse en rode lijn geven de mediaan weer van modelberekeningen van drie scenario’s. In de berekening nam het KNMI veel factoren mee, zoals temperatuurverandering, het gravitatie-effect, het uitzetten van de oceanen door opwarming, de zoutgehalteverandering en het massaverlies van gletsjers en ijskappen. De gekleurde vlakken verbeelden de bandbreedte die uit de modelberekening komt. Het is zeer waarschijnlijk (90% kans) dat de zeespiegelstijging binnen de onder- en bovenwaarde valt. Daar krijgt de eerste soort onzekerheid dus een plek.

De tweede soort onzekerheid, de toekomstige uitstoot van broeikasgassen, is vertaald in scenario’s (zie IPCC-scenario's). Het KNMI toont er drie: SSP1-2.6, SSP2-4.5 en SSP5-8.5. Deze scenario’s corresponderen met toekomstbeelden die elk uiteenlopende demografische, sociaaleconomische en technologische ontwikkelingen beschrijven. Door de uitstoot van broeikasgassen verandert de concentratie daarvan in de atmosfeer.

• SSP1-2.6 heeft de laagste emissies van de drie door een ambitieus klimaatbeleid. Met deze uitstoot zou de temperatuurstijging met 90% zekerheid uitkomen tussen 1,3 à 2,4 graad in 2100. Daarmee is er dus een aanzienlijke kans onder de 2 gradendoelstelling te blijven. SSP1-1.6 (niet opgenomen in de grafiek) past overigens bij het Parijse doel om de temperatuurstijging tot 1,5 graad te beperken.
• SSP2-4.5 heeft gelijkblijvende emissies tot 2050, die daarna dalen tot 0 in 2100. Hiermee koerst de wereld af op 2,1 à 3,5 graad temperatuurstijging in 2100. Er worden wel maatregelen genomen, maar die zijn dus niet genoeg om de doelen te gaan halen.
• SSP5-8.5 is een zogeheten high-end scenario, waarin een combinatie van bevolkingsgroei, versnelde toename van kolen- en ander fossiele brandstoffengebruik en beperkte technologische vernieuwingen tot een versnelling van de uitstoot leidt. SSP5-8.5 zit daarmee aan de bovenkant van voorstelbare scenario’s. Emissies zouden verdrievoudigen in 2075. De temperatuur zal dan 3,3 à 5,7 graad opgelopen zijn in 2100.

Kortom, de bovenwaarde van de zeespiegelstijging kan tegen het einde van deze eeuw 121 centimeter zijn als beide soorten onzekerheden ongunstig uitvallen. De emissies zijn dan hoog én we zitten aan de bovenkant van de bandbreedte van de klimaatmodellen. In het gunstigste scenario is dat 30 centimeter.

Versneld massaverlies ijskappen

In een tweede opvallende grafiek (figuur 3) schetst het KNMI de gevolgen van versnelde massaverlies van de ijskappen op Groenland en Antarctica – een voor Nederland belangrijke onzekerheid. De Groenlandse ijskap heeft tussen 2009 en 2018 zeven keer zoveel ijs verloren als tussen 1992 en 2001, de Antarctische ijskap ruim vier keer zoveel. Het afsmelten zal zeker doorgaan, ook als de uitstoot sterk vermindert. Oceanen en ijskappen reageren traag op veranderingen en eenmaal ingezette veranderingen zijn niet zomaar te stoppen. Zowel op Groenland als Antarctica zou het afsmelten nog flink kunnen versnellen. Er bestaat grote onzekerheid over, maar het KNMI wil de mogelijkheid niet uitsluiten en heeft daarom aan SSP5-8.5 een scenario H++ toegevoegd. Waarom zou er een flinke versnelling kunnen optreden in het afsmelten van beide ijskappen?

Op Groenland smelt het ijs aan de oppervlakte onder invloed van zonnestraling. Doordat de straalstroom door de sterke opwarming van het noordpoolgebied sterker gaat meanderen kunnen daar ’s zomers vaker hogedrukgebieden ontstaan met hoge temperaturen en veel zonnestraling. Dat gebeurde bijvoorbeeld in 2019. Onduidelijk is of dit een incident was. Als het vaak gebeurt, versnelt de afsmelting.

Rond Antarctica smelten drijvende ijsplaten (in zee geschoven gletsjers) aan de onderkant af door warmer wordend oceaanwater. Als ze verdwenen zijn, kunnen er op het land ijskliffen ontstaan die onder hun eigen gewicht bezwijken (afkalving), en kunnen gletsjers sneller de zee in schuiven omdat niets ze meer tegenhoudt. Dat zou een extreme versnelling in het afsmelten kunnen veroorzaken. Iets daarvan is waar te nemen bij de Thwaites-gletsjer die uitmondt in de Amundsen Zee. Over enkele decennia wordt duidelijk of deze theorie klopt. Bij een onverminderd hoge uitstoot zou dit tot een zeespiegelstijging van 17 meter in 2300 kunnen leiden.

Extreme scenario’s

De scenario’s zijn allemaal plausibele toekomstbeelden, maar niet per se even waarschijnlijk. Als je bijvoorbeeld kijkt naar de plannen (Nationally Determined Contributions) die landen hebben ingediend om de uitstoot te reduceren voorafgaand aan de klimaattop in Glasgow, zou de wereld afkoersen op een scenario dat grofweg lijkt op SSP2-4.5 (figuur 1). De plannen moeten dan nog wel in beleidsmaatregelen worden omgezet om ze te realiseren. De scenario’s zijn dus nuttig om te kijken wat er zou gebeuren als landen méér gaan doen conform het Parijsakkoord, maar ook wanneer zij zich geheel niet aan hun beloften houden en de uitstoot versneld toeneemt.

Waarom scenario SSP5-8.5 gebruiken als de uitkomst ervan minder waarschijnlijk is? Wel, ook als de kans klein is, kunnen de gevolgen groot zijn. Dat geldt zeker voor zoiets als zeespiegelstijging. Met het waterveiligheidsbeleid willen we in Nederland goed voorbereid zijn op heel kleine kansen, en de risico’s zeer vergaand beperken. Daarom wordt er voor West-Nederland een veiligheidsnorm gehanteerd met een overstromingsrisico van eens per 30.000 jaar. Ook als er maatregelen genomen worden om de menselijke CO2-uitstoot te reduceren, kunnen de concentraties die bij SSP5 horen namelijk werkelijkheid worden door extra natuurlijke emissies vanwege mogelijke terugkoppelingen in het klimaatsysteem waarover nog geen zekerheid bestaat. We noemden al de versnelde afsmelt van ijskappen; denk verder aan minder opname van CO2 door oceanen, smelt van permafrost en extra broeikasgassen door opwarming van toendra’s. In de SSP-scenario’s is hiermee geen rekening gehouden. Bovendien geldt dat wat in SSP5-8.5 gebeurt, in andere scenario’s (SSP1 uitgezonderd) vaak ook gebeurt, maar dan later. Ten slotte laten scenario’s aan de bovenkant zien hoe kwetsbaar Nederland is en aan de onderkant wat het effect van een ambitieus wereldwijd klimaatbeleid is.

Omgaan met onzekerheden: mitigatie

Hoe ga je om met alle onzekerheden? Welke keuzes moet je als (wereld)gemeenschap en nationale overheid maken? De scenario’s bieden houvast. Ze geven aan wat de consequenties zijn als we voor een bepaalde weg kiezen. De belangrijkste knop waaraan we kunnen draaien is beperking van de uitstoot van broeikasgassen (mitigatie). Dat kan op uiteenlopende manieren, van een kleinschalige, ecologische aanpak tot een grootschalige, meer technologische benadering. Tot de eerste behoren een klimaatbewuste levensstijl (minder vliegen, minder vlees en zuivel, verwarming een graadje lager, minder of elektrisch rijden, maar dan wel op groene stroom, meer thuiswerken, woning isoleren, van het gas af, zonnepanelen op je dak). De grootschalige, technologische benadering behelst nieuwe hightech energie- en vervoersystemen (warmtenetten, windparken op zee, kernenergie, waterstof, zonneparken, hyperlooptreinen), kringlooplandbouw (minder vee) en negatieve CO2-emissies (CO2 afvangen en ondergronds opslaan in lege gas- en olievelden, grootschalige bosaanplant). Een mix van beide kan natuurlijk ook en is nodig om ‘Parijs’ te kunnen halen. En als de uitstoot van broeikasgassen niet voldoende ingeperkt kan worden (of als mensen/regeringen dat niet willen), zien sommigen nog een plan B in geo- of klimaatengineering met zonlicht werende technieken zoals ruimtespiegels of de injectie van aerosolen/stofdeeltjes in de stratosfeer (Geografie, april 2014).

Omgaan met onzekerheden: adaptatie

Ook als de doelstellingen van Parijs gehaald worden, stijgt de zeespiegel en moeten we ons daaraan aanpassen. Naarmate de doelstellingen minder gehaald worden of terugkoppelingen in het klimaatsysteem negatiever uitpakken, wordt die uitdaging groter. In een eerder artikel hebben we drie manieren van adaptie onderscheiden, ontleend aan de krijgskunst: aanvallen, verdedigen en terugtrekken (Geografie, september 2019). Onderzoeksinstituut Deltares onderscheidt in een verkennende studie naar ‘strategieën voor adaptatie aan hoge of versnelde zeespiegelstijging’ vier oplossingsrichtingen (figuur 4).

• Beschermen gesloten: beschermen van de kust tegen overstromingen en erosie door harde maatregelen (dammen, (dubbele) dijken) of zachte (mega-zandsuppletie, wetlands). Rivierarmen worden afgesloten en het rivierwater wordt de zee ingepompt. Meest vergaand is afsluiten van de Noordzee.
• Beschermen open: als boven, maar rivieren blijven in open verbinding staan met de zee. Bij stormvloeden kunnen ze afgesloten worden met stormvloedkeringen.
• Zeewaarts uitbreiden door in zee nieuw land op te spuiten met daarachter een kustrandmeer.
• Meebewegen met de zee door terugtrekking uit sommige laaggelegen gebieden, migratie naar hoger gelegen gebieden, en andere delen op te hogen (megaterpen) of te beschermen met superdijken. Drijvende steden of bouwen op palen passen hier ook in.

Geen van deze opties valt op dit moment bij voorbaat af. We hoeven nu ook nog geen keuze te maken. Daarvoor zijn de onzekerheden veel te groot. Wel is het belangrijk dat we opties open houden en geen ontwikkelingen in gang zetten waar we later veel spijt van krijgen (no-regret-maatregelen). Dus geen niet-verwijderbare windmolenparken in zee op plekken waar in de toekomst misschien nieuw land of een superdijk moet komen (zeewaartse uitbreiding). En geen grote nieuwbouwprojecten in gebieden die straks nodig zijn voor waterberging, waterafvoer of versterking van waterkeringen. Zulke projecten plannen we niet alleen voor deze maar ook voor de volgende eeuw.

Te midden van al deze onzekerheden is er één zekerheid: Nederland ziet er in de volgende eeuw heel anders uit. En dat komt niet alleen door het klimaatvraagstuk. Er liggen ook enorme ruimtelijke opgaven op het gebied van energie, biodiversiteit, stikstof, wonen, natuur, landbouw. Wat nodig is, is een langetermijnvisie op Nederland en een maatschappelijke discussie daarover.

BRONNEN:

• Aan de Brugh, M. (2021). Plannen maken in een klimaat vol onzekerheid. NRC Wetenschap 30 oktober
• De Gier, A.M., & Opschoor, J.B. (Red.) (2008). Onzekerheden en klimaatverandering. KNAW.
• Haasnoot, M, Diermanse, F., Kwadijk, J.,  De Winter, R., & Winter, G. (2019). Strategieën voor adaptatie aan hoge en versnelde zeespiegelstijging. Een verkenning. Deltares rapport 11203724-004.
• Hausfather, Z. (2019). Explainer: The high-emissions ‘RCP8.5’ global warning scenario. CarbonBrief 27, augustus.
• Hausfather, Z. (2019). CMIP6: The next generation of climate models explained. CarbonBrief 2 december.
• KNMI (2021). KNMI Klimaatsignaal’21: Hoe het klimaat in Nederland snel verandert. De Bilt: KNMI.
• KNMI (2021). IPCC: Menselijke beïnvloeding van het klimaatsysteem vaststaand feit. KMNI, 9 augustus.
• KNMI (2021) Ook de hoogste en laagste scenario’s voor de uitstoot van broeikasgassen doen ertoe. KNMI, 27 oktober.
• Schuttenhelm, R. (2021). Het IPCC heeft vijf toekomstpaden voor ons uitgestippeld. Welke gaan we kiezen? De Correspondent 10 augustus.
• UN Climate Change (2021). Full NDC Synthesis Report: Some Progress, but Still a Big Concern.