Klimaatverandering en lucht

In 2009 deed een Brits-Duits onderzoeksteam voor de Noorse kust onderzoek met een type sonar die normaal alleen wordt gebruikt om te zoeken naar visscholen. Het team was daar echter niet om vissen te zoeken, maar om te observeren hoe methaan - een van de krachtigste broeikasgassen - uit de ontdooiende zeebodem ontsnapt. Hun alarmerende bevindingen zijn slechts een van de vele uit een lange reeks van waarschuwingen over de mogelijke effecten van de klimaatverandering.

In de gebieden dicht bij de polen is een gedeelte van de landmassa of zeebodem altijd bevroren. Volgens sommige schattingen bevat deze laag - de 'permafrost' - twee keer zoveel koolstof als zich momenteel in de atmosfeer bevindt. Onder warmere omstandigheden kan deze koolstof als kooldioxide of methaan uit de rottende biomassa vrijkomen.

"Methaan is een twintig keer zo krachtig broeikasgas als kooldioxide", waarschuwt professor Peter Wadhams van de Universiteit van Cambridge. "We lopen nu dus het risico van een verdere opwarming van de aarde en een nog sneller ontdooiend Noordpoolgebied." Methaanuitstoot komt zowel van menselijke activiteiten (vooral de landbouw-, energie- en afvalsector) als uit natuurlijke bronnen. Eenmaal in de atmosfeer heeft methaan een levensduur van ongeveer twaalf jaar. Hoewel het wordt beschouwd als een kortlevend gas, is een levensduur van twaalf jaar lang genoeg om naar andere regio's te kunnen worden verspreid. Methaan is niet alleen een broeikasgas. Het draagt ook bij tot de vorming van ozon op leefniveau, een belangrijke vervuilende stof die schadelijk is voor de volksgezondheid en het milieu in Europa.

Fijnstofdeeltjes kunnen een opwarmend of afkoelend effect hebben

Kooldioxide levert dan misschien de grootste bijdrage aan de opwarming van de aarde en de klimaatverandering, maar het is zeker niet de enige stof die daaratoe bijdraagt. Nog tal van andere stoffen in gas- of vaste vorm beïnvloeden de verhouding tussen de hoeveelheid zonne-energie (onder meer in de vorm van warmte) die de aarde vasthoudt en de hoeveelheid die ze terugkaatst naar de ruimte. Tot deze 'climate forcers' - stoffen die de klimaatverandering veroorzaken - behoren belangrijke vervuilende stoffen als ozon, methaan, lachgas en fijnstofdeeltjes.

Fijnstofdeeltjes vormen een complexe vervuiling. Afhankelijk van de samenstelling ervan, hebben ze een afkoelend of opwarmend effect op het lokale en wereldwijde klimaat. Bijvoorbeeld zwarte koolstof, een van de bestanddelen van fijnstof en het resultaat van onvolledige verbranding van brandstof, absorbeert zonne- en infraroodstraling in de atmosfeer en heeft zodoende een opwarmend effect.

Andere soorten fijnstofdeeltjes bevatten zwavel- of stikstofverbindingen en hebben het tegenovergestelde effect. Ze werken als kleine spiegels die de zonne-energie weerkaatsen en daardoor een afkoelend effect hebben. Simpel gezegd hangt het af van de kleur van de deeltjes: 'witte' weerkaatsen het zonlicht, terwijl 'zwarte' en 'bruine' het absorberen.

Een vergelijkbaar verschijnsel doet zich voor op het aardoppervlak. Sommige deeltjes dalen met regen of sneeuw neer op de grond of landen gewoon op het aardoppervlak. Maar zwarte koolstof kan vanaf de plaats van herkomst een vrij grote afstand afleggen en op de sneeuw- en ijsvlakten van het Noordpoolgebied landen. De laatste jaren heeft neerslaande zwarte koolstof de witte oppervlakken van het Noordpoolgebied steeds donkerder gemaakt en zo het reflectievermogen ervan verminderd. Dit betekent dat onze planeet meer warmte vasthoudt. Door die extra warmte neemt de omvang van die witte oppervlakken steeds sneller af.

Het is opvallend dat veel klimaatprocessen niet worden gestuurd door de belangrijke bestanddelen van de atmosfeer, maar door gassen die er slechts in zeer kleine hoeveelheden in aanwezig zijn. De meest gangbare van deze zogeheten sporengassen, kooldioxide, maakt slechts 0,0391% van de lucht uit. Iedere variatie in dit minieme percentage kan gevolgen hebben voor ons klimaat.

Meer of minder regen?

In de lucht zwevende of op de grond neerdalende deeltjes beïnvloeden het klimaat niet alleen door hun 'kleur'. Een deel van de lucht bestaat uit waterdamp - in de lucht zwevende watermoleculen. In hun meer gecondenseerde vorm kennen we ze allemaal als wolken. Deeltjes spelen een belangrijke rol in de wijze waarop wolken ontstaan, hoe lang ze blijven, hoeveel zonnestraling ze weerkaatsen, wat voor neerslag eruit valt en waar, enzovoort. Wolken zijn uiteraard belangrijk voor ons klimaat. De concentratie en samenstelling van deeltjes zou wel eens veranderingen teweeg kunnen brengen in de traditionele regenpatronen.

Veranderingen in neerslaghoeveelheden en -patronen brengen reële economische en maatschappelijke kosten met zich mee, omdat ze wereldwijde gevolgen hebben voor de voedselproductie en dus ook voor de voedselprijzen.

Uit het EMA-verslag "Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2012" blijkt dat alle regio's in Europa gevolgen ondervinden van de klimaatverandering, die allerlei maatschappelijke, ecosysteem- en gezondheidseffecten veroorzaakt. Volgens dit verslag worden in heel Europa hogere gemiddelde temperaturen waargenomen, in combinatie met afnemende neerslag in Zuid-Europa en toenemende neerslag in Noord-Europa. Ook smelten ijskappen en gletsjers en stijgt de zeespiegel. Al deze trends zullen naar verwachting doorzetten.

(c) Dovile Zubyte, ImaginAIR/EEA

De relatie tussen klimaatverandering en luchtkwaliteit

Hoewel we geen volledig inzicht hebben in de wijze waarop de klimaatverandering de luchtkwaliteit beïnvloedt en omgekeerd, duidt recent onderzoek erop dat deze wederzijdse relatie sterker is dan we dachten. In een evaluatie van 2007 voorspelt de Intergouvernementele Werkgroep inzake klimaatverandering - het internationaal orgaan dat is opgericht voor het beoordelen van de klimaatverandering - dat de luchtkwaliteit in steden door de klimaatverandering zal verslechteren.

Verwacht wordt dat de klimaatverandering in veel regio's in de wereld gevolgen zal hebben voor de lokale weersomstandigheden, zoals de frequentie van hittegolven en van perioden van windstilte. Meer zonlicht en warmere temperaturen verlengen mogelijk niet alleen de duur van ozonepisoden, maar ook de ernst ervan. Dat is zeker geen goed nieuws voor Zuid-Europa, dat nu al kampt met perioden waarin de concentratie van ozon op leefniveau veel te hoog is.

Na internationale discussies over het beperken van de klimaatverandering is overeenstemming bereikt over de doelstelling om de toename van de wereldgemiddelde jaartemperatuur te beperken tot maximaal 2° Celsius boven het pre-industriële niveau. Het is nog niet duidelijk of de wereld erin zal slagen om de uitstoot van broeikasgassen voldoende terug te dringen om die doelstelling te halen. Het Milieuprogramma van de Verenigde Naties heeft op basis van verschillende uitstootpaden vastgesteld hoe groot het gat is tussen de huidige toezeggingen voor uitstootverminderingen en de verminderingen die eigenlijk nodig zijn om de 2-gradendoelstelling te halen. Er zijn duidelijk grotere inspanningen nodig om de uitstoot verder terug te dringen en zo meer kans te maken om de temperatuurstijging tot 2 graden te beperken.

Voor sommige regio's - zoals het Noordpoolgebied - wordt een veel grotere opwarming verwacht. Warmere temperaturen boven land en oceanen zullen gevolgen hebben voor de vochtigheidsgraad in de atmosfeer, wat op zijn beurt gevolgen zal hebben voor neerslagpatronen. Maar het is nog niet helemaal duidelijk in welke mate hogere of lagere concentraties waterdamp in de atmosfeer neerslagpatronen en het wereldwijde en lokale klimaat zullen beïnvloeden.

De omvang van de effecten van de klimaatverandering zal deels afhankelijk zijn van de wijze waarop de verschillende regio's zich aan de klimaatverandering aanpassen. Nu al worden overal in Europa aanpassingsmaatregelen genomen - van betere stadsplanning tot aangepaste gebouwen en vervoerinfrastructuur - maar in de toekomst zullen nog meer van deze maatregelen nodig zijn. Aanpassing aan het veranderende klimaat kan via allerlei maatregelen. Het planten van bomen en uitbreiden van de groene ruimte (parken) in stedelijke gebieden, bijvoorbeeld, verlicht de effecten van hittegolven en verbetert tegelijkertijd de luchtkwaliteit.

(c) Bojan Bonifacic, ImaginAIR/EEA

Win-win-scenario's

Veel 'climate-forcers' - stoffen die de klimaatverandering veroorzaken - zijn veel voorkomende luchtvervuilende stoffen. Reductiemaatregelen voor uitstoot van zwarte koolstof, ozon of ozonprecursoren zijn zowel goed voor de volksgezondheid als voor het klimaat. Broeikasgassen en luchtverontreinigende stoffen komen uit dezelfde bronnen. Dus of nu de uitstoot van een broeikasgas of van een luchtvervuilende stof wordt verminderd;beide bieden voordelen.

De Europese Commissie streeft naar een concurrerende koolstofarme economie in 2050, die minder afhankelijk zal zijn van fossiele brandstoffen en minder schadelijk voor het milieu. Dat betekent concreet dat in 2050 de binnenlandse uitstoot van broeikasgassen in de Europese Unie ten opzichte van 1990 met 80-95% moet zijn verminderd.

De overgang naar een koolstofarme economie en een aanzienlijke vermindering van broeikasgasemissies is alleen mogelijk als het energieverbruik in de Unie anders wordt vormgegeven. Het beleid is gericht op een vermindering van de energievraag bij de eindgebruiker, doeltreffender energiegebruik, meer gebruik van duurzame energie (bijv. zonne-, wind-, geothermische of hydro-energie) en minder gebruik van fossiele brandstoffen. Ook is een ruimere toepassing van nieuwe technologieën voorzien, zoals het opvangen en opslaan van kooldioxide.Hierbij wordt de kooldioxide die door industriële installaties wordt uitgestoten, opgevangen en ondergronds opgeslagen. Dit gebeurt voor het grootste deel in geologische formaties van waaruit het gas niet in de atmosfeer kan ontsnappen.

Sommige van deze technologieën – vooral het opvangen en opslaan van kooldioxide – hoeven niet altijd de beste oplossing voor de lange termijn te zijn. Maar, omdat ermee voorkomen wordt dat op korte en middellange termijn grote hoeveelheden kooldioxide in de atmosfeer worden uitgestoten, helpen ze de klimaatverandering te beperken totdat de structurele veranderingen op de lange termijn effect beginnen op te leveren.

Veel studies bevestigen dat een doeltreffend klimaatbeleid en  luchtkwaliteitsbeleid elkaar wederzijds kunnen versterken: beleid voor de bestrijding van luchtvervuilende stoffen helpt ook om de toename van de wereldgemiddelde temperatuur onder de twee graden te houden. En emissiereductiemaatregelen voor zwarte koolstof en methaan in het kader van klimaatbeleid zijn ook goed voor de volksgezondheid en het milieu.

Maar, dat klimaat- en luchtkwaliteitsbeleid elkaar wederzijds versterken is niet vanzelfsprekend. De gebruikte technologie speelt een belangrijke rol. Zo dragen niet alle technologieën voor het opvangen en opslaan van kooldioxide bij tot een betere luchtkwaliteit. Het vervangen van fossiele brandstoffen door biobrandstoffen draagt dan wel bij tot het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen en het bereiken van de klimaatdoelstellingen, maar het vergroot de uitstoot van fijnstofdeeltjes en andere kankerverwekkende stoffen en verslechtert dus de luchtkwaliteit in Europa.

Een uitdaging voor Europa is om ervoor te zorgen dat in klimaat- en luchtkwaliteitsbeleid voor het volgende decennium win-win-scenario's en technologieën worden bevorderd die elkaar wederzijds versterken.

(c) Ivan Beshev, ImaginAIR/EEA

Meer informatie

• EMA-kernindicatoren: CSI 013 on Atmospheric greenhouse gas concentrations
• Verslag nr. 12/2012 van het EMA – Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2012
• Climate-ADAPT: Internetportaal voor informatie over klimaatadaptie
• Het klimaat- en energiepakket van de EU
• UNEP – Integrated Assessment of Black Carbon and Tropospheric Ozone