Dr.ir. J.H. van Boxel Docent meteorologie/klimatologie

1. Dr.ir. J.H. van BoxelDocent meteorologie/klimatologie Universiteit van Amsterdam, Opleiding: Aardwetenschappen / Fysische Geografie Onderzoeksinstituut: IBED: Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamiek

2. Klimaatveranderingen, broeikaseffect & gevolgen Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst Conclusie Websites Wat is het broeikaseffect? Wordt het broeikaseffect versterkt? Is het klimaat al veranderd? Komt dat door het broeikaseffect? Zal het klimaat verder veranderen?

3. Uitstraling 4 * p R2 * s T4 1367 W/m2 Evenwichtstemperatuur aarde Instraling p R2 * 1367 Reflectie 0.3 * p R2 * 1367 Evenwichtstemperatuur T = [0.7*1367/4s]0.25 = 255 K = -18 oC

4. Het Broeikaseffect Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst Conclusie Websites Evenwichtstemperatuur v/d aarde –18º C Gemiddelde oppervlaktetemperatuur +13º C Het broeikaseffect: +31º C Versterken we het broeikaseffect met 10% Dan wordt de wereld gemiddeld 3º C warmer

5. Broeikaseffect: Hoe werkt het Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst Conclusie Websites • Zonnestraling verwarmt de aarde • Ongeveer 30% daarvan wordt gereflecteerd (o.a. wolken) • Door het aardoppervlak uitgezonden langgolvige straling wordt grotendeels geabsorbeerd door wolken en broeikasgassen • Het oppervlak ontvangt ook atmosferische tegenstraling van wolken en broeikasgassen • Die extra straling maakt oppervlaktetemperatuur ongeveer 31oC hoger dan evenwichtstemperatuur • “Stralend oppervlak” halverwege de atmosfeer

6. Belangrijkste broeikasgassen (Radiative forcing relative to CO2 in 1998) Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst Conclusie Websites • Waterdamp • Kooldioxide CO2 (1.00) Hoogste concentratie in 10 Myr • Methaan CH4 (0.33) • Concentratie is al verdubbeld sinds pre-industriële tijden • Concentratie neemt nog steeds toe • Lachgas N2O (0.10) • Concentratie is zeer variabel • Geleidelijke toename gedurende de 20th eeuw • Chloorfluorkoolwaterstoffen CFK’s (0.23) • Concentraties stabiliseren zich nu

7. Wordt het broeikaseffect versterkt? Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst Conclusie Websites • Nu al een broeikas-effect van circa 31oC • Concentraties van broeikasgassen stijgen • De stralingsbalans zal veranderen. Welke gevolgen kan dit hebben?

8. Mogelijke gevolgen van een versterkt broeikaseffect Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst Conclusie Websites • Hogere temperaturen (tropen < 1ºC, poolstreken > 5ºC) • Afsmelten van gletsjers en ijskappen • Stijging van het zeeniveau (smelt & uitzetten) • Meer verdamping • Meer neerslag (maar niet overal) • Hogere neerslagintensiteiten • Intensivering van de tropische circulatie ? • Nog minder regen in aride, semi-aride gebieden ? • Meer of sterkere orkanen ? • Zwaardere stormen op de gematigde breedten ? • Effecten op de El Niño – La Niña cyclus ?

9. Negatieve terugkoppelingen Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst Conclusie Websites Voorbeelden: • Een deel van de extra CO2 lost op in de oceanen • Planten groeien sneller bij hoge CO2 concentraties • Meer verdamping  meer wolken  hoger albedo • Meer neerslag in de poolgebieden kan zeespiegelstijging tegengaan • …. • …. Stabiliseren het klimaat systeem

10. Positieve terugkoppelingen Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst Conclusie Websites Voorbeelden: • Hogere zeewatertemperaturen  minder CO2 lost op in de oceanen  meer CO2 in de lucht  warmer • Hogere temperaturen  meer waterdamp in de lucht (waterdamp is ook broeikasgas)  warmer • Vrijkomen van methaan uit de toendra's • Sneeuw albedo terugkoppeling • …. • …. Destabiliseren het klimaat systeem

11. Merken we er al iets van? Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites CO2 concentratie is al 35% toegenomen CH4 concentratie is verdubbeld N2O concentratie is 30% toegenomen CFK’s zijn geïntroduceerd Is er al een versterkt broeikaseffect? • Temperatuur . • Gletsjers . • Zeespiegelstijging . • Biologische gevolgen . • Neerslag .

12. Warmste 5 jaren 90 95 97 98 99 Temperatuur sinds 1850 Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites • Gemiddelde temperatuur steeg ongeveer 0.7º C • Circa 0.2º C is het gevolg van natuurlijke oorzaken Variaties in zonneactiviteit, vulkanisme, El Niño / La Niña cyclus • Circa 0.5º C waarschijnlijk door menselijk toedoen

13. Het afgelopen millennium: Proxies Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites De decade 1990-1999 zeer waarschijnlijk de warmste decade van het millennium

14. Gletsjers Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites • Meeste gebergte- gletsjers worden korter • Door toegenomen neerslag groeien sommige gletsjers weer • Vooral west geëxponeerde gletsjers in de gematigde breedten

15. Zeespiegelstijging Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites NB: Nederland nog  10 cm extra door isostatische daling Vorige interglaciaal was zeeniveau nog 5 à 6 m hoger

16. Biologische indicatoren Biologische indicatoren Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - neerslag Toekomst Conclusie Websites Vele, o.a.: • Datum eerste kievitsei • Bloeidata diverse planten • Lengte groeiseizoen • ….. • ….. December 2001: congres Wageningen Klimaatveranderingen en fenologie

17. Jaarlijkse neerslag Nederland: 20th eeuw Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites Nog steeds grote temporele variabiliteit Toename “slechts” 11% per eeuw Andere studies (>100 stations) ± zelfde resultaat 40-60º NB gemiddelde trend 50 mm per eeuw

18. Top 10 droogste en natste jaren in Nederland 1904-2000 Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites Droge jaren redelijk gespreid over de eeuw Alle toptien natte jaren na 1950 (1950 incl.)

19. Extreme maanden NL Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites Frequentie van droge maanden onveranderd Frequentie van natte maanden (>100 mm) verdubbeld Frequentie van zeer maanden (>120 mm) verviervoudigd

20. 1833-1917 1918-1984 1985-2001 België 1833-2001 Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites Maar één natste maand in eerste helft periode Voor 7 v/d 12 maanden was de natste maand in de laatste 10 % v/d periode (1985-2001)

21. Nederland: Verdeling van de maandelijkse neerslag Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites • 2000: Peak shifted to the right + Wider distribution • 2000: More very wet months • 2000: more very dry months • 2000: Piek naar rechts + bredere verdeling • Aantal maanden met >100 mm 60% toegenomen • Aantal maanden met >150 mm 260% toegenomen

22. Gemiddelde jaarlijkse neerslag 20th eeuw Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites • 100 mm toe/afname is in aride en semi-aride gebieden belangrijker dan in vochtige streken • Relatieve veranderingen gebruiken

23. Relatieve veranderingen 20ste eeuw Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites • Wereldwijd gemiddelde trend 2.7% per eeuw • 38% van het landoppervlak werd natter (>5%) • 42% van het landoppervlak weinig verandering • 20% van het landoppervlak werd droger (>5%)

24. Afvoer van de Rijn Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar - Temperatuur - Gletsjers - Zeespiegel - Biologisch - Neerslag Toekomst Conclusie Websites • Toename gemiddelde afvoer 5% • Toename piekafvoer 20% • Piekafvoer grote variabiliteit!!

25. Wat brengt de toekomst ons? Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst - Modellen - Scenario’s - Uitkomsten Conclusie Websites Klimaat modellen Emissie scenario’s Resultaten

26. Atmosfeer Land- oppervlak Oceaan Zee-ijs Koolstof cyclus Sulfaat- aërosol Andere aërosolen Atmosferische chemie Dynamische vegetatie Modellen Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst - Modellen - Scenario’s - Uitkomsten Conclusie Websites GCMs  AOGCMs (Atmosphere-Ocean) Global Circulation models

27. Emissie Concentratie Emissiescenorio’s Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst - Scenario’s - Modellen - Uitkomsten Conclusie Websites • Business as usual (A1F1) • Aangepaste technologie (of niet) • Goede of slechte economische ontwikkeling • Alles uit de kast halen (B1)

28. Wat doet Nederland Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst - Scenario’s - Modellen - Uitkomsten Conclusie Websites De Volkskrant23/10/2001 CO2-eis gehaald Via import stroom

29. Temperatuurtoename Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst - Modellen - Scenario’s - Uitkomsten Conclusie Websites Temperatuur • Afhankelijk van model en scenario • Minimaal 1.3oC (t.o.v.) 1990, maximaal 5.8oC • Tropen minder (waterdamp broeikasgas nr 1) • Poolstreken meer (weinig waterdamp) NB: Verschil tussen nu en laatste ijstijd is circa 6 oC

30. Jaarlijkse neerslag Relatieve verandering v/d jaarlijkse neerslag (in %) als de CO2 concentratie verdubbelt (+sulfaat) berekend met het GCM HadCM2

31. Neerslaghoeveelheden met andere klimaatmodellen Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst - Modellen - Scenario’s - Uitkomsten Conclusie Websites

32. Verwachte neerslag bijverdubbelde CO2 concentratie Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst - Modellen - Scenario’s - Uitkomsten Conclusie Websites • Alle modellen voorspellen een toename van de wereldwijd gemiddelde neerslag (2.5 – 5.1%) • Er zijn grote regionale verschillen tussen de modellen, maar in alle modellen: • zijn er gebieden die natter worden, maar ook gebieden die droger worden • worden de gematigde breedten op het noordelijk halfrond natter • wordt het Middellandse Zee gebied droger • Overall balans voor de mensheid negatief volgens alle modellen (zeker op korte tot middellange termijn: decennia tot 100 jaar)

33. Zeespiegel & ijsvolumes Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst - Modellen - Scenario’s - Uitkomsten Conclusie Websites

34. Geschatte zeespiegelstijging (in cm) in de komende eeuwen Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst - Modellen - Scenario’s - Uitkomsten Conclusie Websites Onzekerheid schattingen + of - 50%

35. Conclusie Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst Conclusie Websites • Concentraties broeikasgassen toegenomen • Klimaat is veranderd in de 20ste eeuw • Waarschijnlijk (groten)deels door broeikaseffect • Concentraties zullen nog verder stijgen • Verdere klimaatveranderingen verwacht • Grote onzekerheden in modeluitkomsten a.o. door verschillen emissiescenario’s Voorzichtigheid geboden !! No regret policy !!

36. Zijn er nog vragen? Aanbevolen websites Inleiding Broeikaseffect Broeikasgassen Gevolgen Merkbaar Toekomst Conclusie Websites http://www.science.uva.nl/onderwijs/nieuw/geo/ http://gp.fmg.uva.nl/~meteo/ http://www.knmi.nl/ http://www.ipcc.ch/ http://www.iitap.iastate.edu/gcp/sealevel/sealevel.html http://www.edf.org/pubs/Reports/HighWaterBlues/ http://www.csr.utexas.edu/gmsl/main.html http://www.gcrio.org/EPA/sealevel/seatitle.html http://www.epa.gov/globalwarming/climate/index.html