CO2-daling als gedachte-experiment

De EU heeft als doel gesteld om in het jaar 2050 ‘klimaatneutraal’ te zijn. Dat is een rare term. Meestal bedoelt men er mee dat fossiele brandstoffen vervangen worden door ‘duurzame’ primaire energiebronnen zoals wind en zon. Dat kan natuurlijk helemaal niet, heeft Friso Sikkema al ettelijke malen voorgerekend, maar laten we er van uitgaan dat het wel kan.

Belangrijke vraag is nu wat dat betekent voor het CO2-gehalte in de atmosfeer. Want ‘klimaatneutraal’ impliceert immers dat door het vervangen van fossiele brandstoffen door duurzame energiebronnen het CO2-gehalte in de atmosfeer zal dalen en wel zoveel dat het een merkbaar effect op het wereldklimaat zal hebben. Laten we een gedachte-experiment doen en een jaar lang alle CO2-uitstoot door fossiele brandstoffen in de EU op 0 zetten. Wat voor effect zal dat hebben op het CO2-gehalte in de atmosfeer?

Op dit moment is de CO2-uitstoot per jaar door het gebruik van fossiele brandstoffen in de EU ongeveer 2000 miljoen ton CO2. Het leuke is nu dat dat gedachte-experiment het afgelopen jaar 2020 echt heeft plaats gevonden. Volgens het IAE (International Energy Agency) daalde in 2020 vanwege Covid-19 de wereldwijde energie-gerelateerde CO2-uitstoot met 5,8%. Dat was de grootste jaarlijkse procentuele daling sinds de Tweede Wereldoorlog. In absolute cijfers daalde de uitstoot met bijna 2000 miljoen ton CO2  tot 31,5 Gton (31,5 miljard ton), volgens het IEA een daling vergelijkbaar dus met de huidige jaarlijkse uitstoot van de EU.

Fig. 1    Bron: IAE

Figuur 1 toont de daling van de CO2-uistoot per maand in 2020 vergeleken met 2019. Het dieptepunt werd bereikt in april, toen de uitstoot 14,5% lager was dan in 2019. Te zien is dat in december de uitstoot weer op het oude peil was. Vorig jaar heb ik twee pogingen (zie hier en hier) gedaan om die emissiedaling van 14,5% in april 2020 terug te zien in het atmosferisch CO2-gehalte zoals dat sinds 1958 gemeten wordt op het meetstation Mauna Loa op Hawai. Het resultaat was negatief.

Ik was benieuwd of die 2000 miljoen ton emissiedaling over het gehele jaar wel zichtbaar was in de cijfers van Mauna Loa.

Fig. 2    Bron: NOAA

Het CO2-gehalte in de atmosfeer stijgt al geruime tijd sinds het pre-industriële niveau van 280 ppm. Figuur 2 links geeft die stijging weer vanaf 1958 tot april 2021. De rode lijn zijn de gemiddelde maandelijkse cijfers, het zaagtandprofiel is het seizoenseffect vanwege bladgroei en bladverlies op voornamelijk het NH. Als dat seizoenseffect verwijderd wordt is de zwarte lijn de groeilijn. De rechter grafiek zoomt in op de afgelopen jaren. Met blauw heb ik 2020 weergegeven. De conclusie is dat de daling van de antropogene emissies met 2000 miljoen ton CO2 in het jaar 2020 in de grafiek niet zichtbaar is.

Fig. 3    Data: NOAA

Figuur 3 toont de groei van het CO2-gehalte per jaar. De gemiddelde jaarlijkse groei van CO2 in een bepaald jaar is het verschil in concentratie tussen eind december en begin januari van dat jaar. Te zien is dat de groei per jaar in de loop van de periode toegenomen is maar dat de variatie van jaar tot jaar niet te verwaarlozen is. De stijging van de antropogene CO2 emissies is tamelijk gelijkmatig geweest.

Die variaties zijn hoogstwaarschijnlijk het gevolg van variaties in de natuurlijke fluxen tussen atmosfeer en oceaan en atmosfeer en land. Zo zijn de uitschieters van de CO2 groei in 1998 en 2015/2016 vrijwel zeker het gevolg van de super El Niños destijds, die de temperaturen van het   oceaanwater net ten zuiden van de evenaar in de Grote Oceaan flink opdreven waardoor extra CO2 in de atmosfeer kwam.

In de grafiek wijkt het jaar 2020 niet zichtbaar af van andere jaren. Na El Niño van 2016 klimt de groei vanaf 2017 weer gestaag op. De groei van het CO2-gehalte in 2020 was hoger dan in 2017, 2018 en 2019.

Fig. 4    Data: NOAA

Figuur 4 toont de CO2-concentraties per maand van 2017 t/m 2020. Ook in deze grafiek is de daling van de CO2-emissies niet zichtbaar, zelfs niet in de maand april , toen de emissiedaling 14,5% was.

De emissiedaling vanwege Covid-19 met 2000 miljoen ton CO2 in 2020 is ook in de groeigrafiek niet zichtbaar. Je mag er dus van uitgaan dat indien het de EU toch lukt om de CO2-emissies in 2050 met 2000 miljoen ton terug te dringen, dit geen zichtbaar effect zal hebben op de CO2-concentratie in de atmosfeer, en bijgevolg geen merkbaar effect zal hebben op het klimaat.

Er zijn intussen al wat officiële reacties op de pijnlijke constatering dat de CO2 emissiedaling in 2020 niet zichtbaar zijn in de cijfers van het atmosferisch CO2-gehalte.  NOAA, dat Mauna Loa beheert, stelt dat de daling te klein was om zichtbaar te zijn vanwege de grote natuurlijke CO2 fluxen (stromen) van en naar de atmosfeer. Die natuurlijke fluxen CO2 tussen de atmosfeer zijn inderdaad heel groot vergeleken met de door de mens veroorzaak stroom CO2 naar de atmosfeer, zoals figuur 5 laat zien:

Fig. 5     Bron: IPCC AR5

De omvang van de jaarlijkse stromen zijn weergegeven in Pg C, petagram (1015 gram) koolstof. Die natuurlijke fluxen staan in zwart weergegeven de menselijke invloed in rood. Nou moet je erg oppassen met de getallen die in deze figuur staan, de fluxen tussen oceanen en atmosfeer zijn nog redelijk onderbouwd door metingen, maar dat is wat betreft de fluxen tussen vasteland en atmosfeer beslist niet het geval, dat zijn grotendeels schattingen. Datzelfde geldt voor het ‘menselijk aandeel’ in die grote natuurlijke fluxen. Over die (grote) onzekerheden in de koolstofkringloop kunt u hier het een en ander lezen.

De uitstoot van CO2 door de mens is redelijk goed te schatten, dat is grotendeels het gevolg van het gebruik van fossiele brandstoffen en de productie van cement. En daar zijn cijfers van. In figuur 2 wordt die jaarlijkse antropogene flux geschat op 7,8 Pg ± 0,6. Dan is er ook nog een kleinere CO2 flux als gevolg van veranderend bodemgebruik (bijvoorbeeld bos wordt grasland), die wordt geschat op 1,1 Pg ± 0,8. Aan die ± 0,8 is al te zien dat die 1,1 Pg een zeer grove schatting is, de onzekerheid is bijna net zo groot als de geschatte flux. Totale menselijke stroom CO2 per jaar naar de atmosfeer is dus 8,9 Pg. Dus van de totale stroom CO2 per jaar naar de atmosfeer is 4,5% afkomstig van de mens, de rest is ‘natuurlijk’ .

Het klopt dus wel dat de menselijke emissiecijfers heel klein zijn vergeleken met de veel grotere natuurlijke CO2 fluxen tussen atmosfeer en oceanen en atmosfeer en land. Waarschijnlijk is het daarom terecht dat NOAA stelt dat dát de oorzaak is van het feit dat de daling van de CO2 emissies door de mens in 2020 niet zichtbaar is in het atmosferisch CO2 gehalte. Maar dat maakt de conclusie dat die daling géén zichtbaar effect heeft op het CO2 gehalte niet minder waar. Het is moeilijk voor te stellen dat een in de cijfers niet zichtbare daling van het atmosferisch CO2-gehalte enig merkbaar effect zal hebben op het wereldklimaat.

Fig. 6     Bron: wikipedia

Er is nog een andere natuurlijke flux die een rol zou kunnen spelen, namelijk de seizoenschommeling. De zaagtand in het CO2-signaal is vooral het gevolg van de invloed van de seizoenen op de blaadjes aan de bomen in de gematigde en subarctische zones. In figuur 6 is de ruimtelijke verdeling van atmosferisch CO2 weergegeven voor mei en oktober 2011. De afbraak van organisch materiaal piekt op het NH in mei (en op het ZH in oktober).  De piek in mei heeft te maken met het feit dat de grootste bossen op het NH, vooral in Siberië maar ook in Noord-Amerika en Noord Europa,  eind april/begin mei hun nieuwe blaadjes krijgen. Begint het nieuwe seizoen in het voorjaar, dan nemen de bomen veel CO2 uit de atmosfeer op  en daalt de CO2-lijn. Dat het kaartbeeld in oktober niet gespiegeld is aan dat van mei komt omdat het grootste oppervlak aan bos zich op het NH bevindt.

Fig. 7    Data: NOAA

Figuur 7 laat die seizoenschommeling zien voor de periode 2011 t/m 2020. Het signaal is detrended dus je ziet hier alleen de schommeling. In 2020 was die schommeling ruim 7 ppm en de groei van het CO2 gehalte ruim 2,5 ppm. Het verschil is gering dus het is niet aannemelijk dat de toename van CO2 gemaskeerd wordt door de seizoenschommelingen.

Fig. 8     Data: NOAA

Als we de reeks van seizoenschommelingen vanaf 1958 bezien (figuur 8) dan valt op dat de amplitude van het signaal in de loop van de tijd toeneemt van 5,8 ppm in 1958 tot ruim 7 ppm in 2020, een forse toename met ruim 17%. Dat is het gevolg van de toename van het bosareaal op het NH en de toename van de landbouwproductie, onder andere als gevolg van het gestegen CO2 gehalte.

Nu zal wellicht gedacht worden dat we enkele jaren geleden niet voor niets het Akkoord van Parijs getekend hebben. En niet alleen Nederland en de overige 27 EU landen hebben getekend, de meeste landen in de wereld hebben hun handtekening gezet onder het verdrag om minder CO2 te gaan uitstoten. Dus zou terecht gedacht kunnen worden dat die 2000 miljoen ton van de EU wel eens veel meer zou kunnen worden in 2050. Dat valt echter te betwijfelen.

Van de bijna 200 landen die het Akkoord van Parijs ondertekend hebben doet maar een beperkt aantal landen daadwerkelijk mee de CO2 emissies stevig te verminderen, waaronder de EU, de USA (weer), Canada en Nieuw Zeeland. Arme landen (verreweg de meeste landen dus) hoeven hun CO2 uitstoot niet te verminderen, en dat geldt tot minstens 2030 ook voor de opkomende economieën China en India. Wel hebben ook een aantal opkomende economieën aangegeven dat ze iets willen doen aan beperking van CO2-emissies, maar in hoeverre dat geëffectueerd wordt en of dat enige zoden aan de dijk zet is niet duidelijk.

Fig. 9    Data: Our World in Data

In figuur 9 heb ik de CO2 emissiedata van de grote regio’s weergegeven. Azië (excl China/India), China en de USA vormen momenteel de top-3 van de grootste CO2 uitstoters. Interessant is om te bekijken welke regio’s de afgelopen decennia moeite hebben gedaan om hun uitstoot te verminderen:

Fig. 10    Data: Our World in Data

In figuur 10 heb ik de veranderingen in 2019 weergegeven ten opzichte van de CO2-emissies in 2000. Met een dunne blauwe lijn heb ik de 100% lijn geaccentueerd. Het zijn vooral de regio’s die een stevige  inspannings-‘verplichting’ onder het Akkoord van Parijs zijn aangegaan die in de periode 2000-2019 geen emissiegroei laten zien. De groei zit vrijwel uitsluitend bij de landen die wel getekend hebben maar geen of weinig inspanning tot emissiedaling hebben gepleegd en vanwege hun ‘noodzakelijke’  economische groei doorgaan met (stijgende) CO2-emissies. Het Akkoord kan geen sancties opleggen (tenzij onrechtstreeks, zoals binnen de Europese Unie). Dat ontlokte klimatoloog James Hansen de bittere opmerking “dat Parijs een nep-akkoord is”. Maar het lijkt er op dat het Akkoord van Parijs ook voor wat betreft de uitkomsten voor de CO2-emissies een nep-akkoord genoemd kan worden. Figuur 11 laat zien dat behalve Parijs ook de andere grote klimaatconferenties geen effect hebben gehad op de groei van het atmosferisch CO2.

Fig. 11    Bron: GWPF

De figuren 9 en 10 vertekenen de werkelijke situatie omdat de balken niet de economische groeipotentie en bevolkingsomvang van de regio’s weergeven. Afrika en grote delen van Azië en Zuid-Amerika zijn arm en er wonen heel veel mensen. Het valt te verwachten dat daar de komende decennia nog een forse economische groei te zien zal zijn op basis van fossiele brandstoffen, want er is geen andere mogelijkheid. Wind- en zonne-energie zijn te duur voor opkomende economieën, alleen rijke landen kunnen zich dat veroorloven (of beter: denken zich dat te kunnen veroorloven).

Fig. 12    Bron: Our World in Data

Figuur 12 geeft pijnlijk realistisch de situatie tot 2019 weer. De inspanningen tot emissiereducties in de EU en de USA onder Biden en een handvol andere landen de komende jaren zullen in het niet vallen bij de enorme toename van CO2-emissies in de overige regio’s van de wereld.

Ik denk daarom dat het verstandig zou zijn om niet zozeer op mitigatie (maatregelen om klimaatverandering te beperken) in de zetten maar op adaptatie, het slim aanpassen aan mogelijke klimaatverandering. Overigens is er op dit moment nog helemaal geen sprake van een ‘gevaarlijke’ opwarming van de aarde. En de 1,5 °C en 2 °C grenzen die sinds het Akkoord van Parijs gebruikt worden, worden niet gesteund door klimatologisch onderzoek maar zijn politieke targets. William Nordhaus heeft  in 2018 de Nobelprijs voor Economische Wetenschappen ontvangen voor ‘de integratie van klimaatverandering in macro-economische langetermijnanalyse‘. Hij komt tot de conclusie dat een opwarming tot meer dan 3 °C de mensheid nog steeds meer voordelen dan nadelen zal opleveren.

Klimaateconomen als Bjorn Lomborg, directeur van het Copenhagen Consensus Centre, en Richard Tol, hoogleraar klimaateconomie, pleiten daarom al jaren voor aanpassing in plaats van mitigatie. Lomborg stelt dat dat er een gapend gat zit tussen het beeld dat klimaatverandering ons naar de afgrond zou brengen en de werkelijke situatie. Media brengen elke dag weer berichten die ‘laten zien’  dat de Apocalyps aanstaande is. Lomborg toont met cijfers aan dat dat onzin is en dat we een eventuele klimaatverandering in de toekomst vrij makkelijk de baas kunnen. Zonder die vele miljarden Euro’s over de balk te gooien aan windmolens, zonnepanelen en houtstookcentrales maar het geld in te zetten waar het nut heeft.