Klimaatverandering

Wat zijn kantelpunten?

Kantelpunten of ‘tipping points’. Daarbij moet ik altijd denken aan een liedje van Annie M.G. Schmidt, “De Brug van Breukelen” – waar ik zelf vaak overheen fietste. In dat liedje staat de brug van Breukelen vol mensen. De tekst: Maar toen kwam er ook nog een mug bij – en toen brak de brug. Het is een voorbeeld van een kantelpunt.

De dooi van permafrost wordt gezien als een mogelijk kantelpunt in het klimaat. In deze blog wil ik ingaan op de aanwijzingen die we daarvoor hebben, gebaseerd op mijn eigen onderzoekservaring in het hoge noorden, en de permafrost in het ijstijd-verleden in Nederland.

Kantelpunten zijn omstandigheden waarbij plotselinge en sterke, moeilijk omkeerbare veranderingen optreden in een systeem. Het systeem is in dit geval het klimaatsysteem: het geheel van energie-uitwisseling tussen zon, atmosfeer, landoppervlak, ijskappen en oceanen. Bij zo’n kantelpunt wordt het systeem door een (soms kleine) verstoring uit een stabiel evenwicht geduwd en kan het abrupt naar naar een ander, nieuw evenwicht springen. De klimaatonderzoeker Lenton heeft hier veel over gepubliceerd; aanvankelijk werd verondersteld dat dergelijke kantelpunten pas bij vergaande opwarming van het klimaat zouden optreden, maar nu wordt aangenomen dat dit ook al bij de 1,5 a 2^°C opwarming kan plaatsvinden.

In het voorbeeld van de brug: de brug van Breukelen over de Vecht is een oude tweekleppige ophaalbrug. De kleppen leunen midden boven de rivier tegen elkaar, en houden elkaar in evenwicht. Maar als de brug breekt door overbelasting zakken de kleppen naar beneden tot ze niet verder meer kunnen – een nieuw evenwicht. De brug is schoksgewijs van de ene evenwichtstoestand in de andere overgegaan, en repareren is geen simpel klusje.

Het klimaat van het Holoceen is een min of meer stabiel klimaat, met een evenwicht in de warmtehuishouding van onze planeet, kleinere schommelingen daargelaten. Dat het klimaatsysteem kantelpunten kent weten we uit de ijstijden toen het wereldwijde klimaat met grote sprongen heen en weer kon schommelen tussen extreme kou met ijskappen in Noord-Amerika en Europa (glaciaal klimaat) en een warmer klimaat vergelijkbaar met nu (interglaciaal). Met onze broeikasgassen verstoren we de warmtehuishouding van de Aarde en kan het klimaat naar een andere evenwichtstoestand springen: die van ‘hothouse Earth’, een veel warmer klimaat waarin het verkoelende effect van ijskappen ontbreekt.

Systemen waarin kantelpunten kunnen optreden hebben zichzelf versterkende terugkoppelingen. Opwarming van de Aarde treedt het sterkst optreedt in de poolgebieden. Voor het Noordpoolgebied is dat het gevolg van ‘Arctic amplification’. Het belangrijkste onderdeel daarvan is het verdwijnen van sneeuw en ijs, zowel op land als in de oceaan. Sneeuw en ijs kaatsen in voorjaar en zomer zonlicht sterk terug, maar als ijs en sneeuw eerder verdwijnen, wordt meer zonnewarmte opgenomen en warmen water en bodem sterker op. Zo versterkt de opwarming in de poolgebieden zichzelf. Als we erin slagen ons aan het klimaatakkoord van de Parijs te houden en de opwarming tot een wereldwijd gemiddelde van 2^°C beperken, betekent dat voor de Noordelijke IJszee al zo’n 8^°C opwarming. Het zal duidelijk zijn dat zelfs bij 2^°C al drastische veranderingen zullen optreden rond de Noordpool, en bij sterkere opwarming gaat dat nog sneller. Het is ook niet alleen opwarming. Ook de hoeveelheid neerslag neemt toe omdat de verdamping uit een steeds meer ijsvrije Noordelijke IJszee toeneemt.