Compendium voor de Leefomgeving
547 feiten en cijfers over milieu, natuur en ruimte
Emissie naar lucht, water en bodem

Concentratie broeikasgassen, 1980-2015

De mondiaal gemiddelde concentraties van koolstofdioxide (CO2), methaan (CH4), distikstofoxide (N2O) en diverse fluorhoudende gassen zijn in 2015 en 2016 verder gestegen.

Concentraties broeikasgassen

Door de aanwezigheid van broeikasgassen in de atmosfeer wordt er warmtestraling vanuit het aardoppervlak vastgehouden, wat mede het klimaat op aarde bepaalt. De belangrijkste gassen zijn waterdamp (H2O), koolstofdioxide (CO2), methaan (CH4), ozon (O3), distikstofoxide of lachgas (N2O), en gehalogeneerde koolwaterstoffen (CFKs, HFKs, PFKs en SF6). Daarnaast bevat de atmosfeer deeltjes of aerosolen, zoals sulfaat, roet en nitraat, welke ook invloed uitoefenen op het klimaat (IPCC, 2013). De concentratie van veel broeikasgassen en deeltjes wordt bepaald door zowel menselijk handelen als natuurlijke processen. Door menselijke activiteiten nemen de concentraties van veel van deze stoffen in de atmosfeer toe.

Concentratie koolstofdioxide stijgt verder

De mondiaal gemiddelde concentratie van koolstofdioxide (CO2) is in 2015 gestegen tot 400 ppm (deeltjes per miljoen luchtdeeltjes), in 2016 verder tot 403 ppm (NOAA, 2015; AGAGE, 2017). Daarmee is de concentratie bijna 5% hoger dan 10 jaar terug, en 45% boven het gemiddelde pre-industriële niveau (gemiddelde van periode 1750-1850). Het groeitempo in de jaren '90 bedroeg gemiddeld 1,5 ppm per jaar. Dit steeg in de periode 2000-2016 tot gemiddeld bijna 2,2 ppm per jaar. In het afgelopen jaar was de stijging 3,3 ppm, mede door een sterke El Nino en versterkt economische groei (Popkin, 2017).

De stijging van de CO2 concentratie wordt grotendeels veroorzaakt door antropogene emissies, met name in China, de Verenigde Staten, Europa en India (IPCC, 2013; PBL, 2017b). CO2 komt vooral vrij bij de verbranding van fossiele brandstoffen en bij de omvorming van bosgebieden naar landbouwgronden.

Methaanconcentratie meer dan dubbele dan voor de industrialisatie

Methaan (CH4) is op twee na het belangrijkste broeikasgas (na CO2 en waterdamp). De mondiaal gemiddelde CH4 concentratie is in 2015 verder gestegen naar 1835 ppb (deeltjes per miljard luchtdeeltjes), ruim 10 ppb meer dan in 2014 (+0.6%), en ruim 60 ppb hoger dan in 2005 (+3,4%) (Dlugokencky, 2016). De concentratie is in 2015 ongeveer 2,5 keer zo hoog als de gemiddelde pre-industriële concentratie van circa 750 ppb. De stijging was beperkt in de periode 2000-2006, maar stijgt sindsdien weer met gemiddeld bijna 6 ppb per jaar. Het is nog niet precies duidelijk wat de oorzaken van deze fluctuaties zijn (IPCC, 2013).

CH4 komt bij menselijk handelen vooral vrij als gevolg van veeteelt, rijstproductie, productie van kolen, olie en gas en van afval (vuilstortplaatsen en afvalwater). Daarnaast zijn er nog natuurlijk processen zoals methaan uit wetlands in arctische gebieden (Dlugokencky et al., 2009).

Concentratie distikstofoxide neemt verder toe

De mondiaal gemiddelde distikstofoxide of lachgas (N2O) concentratie kwam in 2015 gemiddeld uit op 328 ppb. Dat is een stijging van bijna 3% (+8,5 ppb) tov 2005 en ruim 20% boven het gemiddelde pre-industriële niveau (gemiddelde van periode 1750-1850).

Distikstofoxide komt vooral vrij door landbouwactiviteiten, waaronder de productie en het gebruik van dierlijke mest en het gebruik van kunstmest.

Trend in concentraties fluorhoudende broeikasgassen varieert

Een laatste categorie van broeikasgassen is die van fluorhoudende gassen zoals chloor-fluor-koolwaterstoffen (CFK's), zwavelhexafluoride (SF6), gehalogeneerde fluorkoolwaterstoffen (HFK), en perfluorkoolwaterstoffen (PFK's). Van nature komen de meeste van deze gassen niet voor in de atmosfeer. Zij komen vrij bij verschillende industriële productieprocessen en producten. Voorbeelden zijn het gebruik en de productie van koelvloeistoffen (bijvoorbeeld HFK-134a wordt voornamelijk gebruikt als koelmiddel in airconditioners van auto's) en elektrische isolatoren in hoogspanningsleidingen (bij hun productie komt bijvoorbeeld SF6 vrij). Fluorhoudende gassen hebben in het algemeen een sterke broeikaswerking. Beleidsmatig vallen sommige van deze gassen (bijvoorbeeld CFKs, HCFKs en CH3CCl3) onder het Montrealprotocol (om de ozonlaag te beschermen, UNEP, 1987), andere onder het klimaatverdrag.

De concentratie in de atmosfeer van de CFKs daalt langzaam verder in de afgelopen jaren. Hun bijdrage aan het versterkte broeikaseffect was 11% rond 1990, nu 9%. Belangrijke CFKs zijn CFK-11 en CFK-12. Hun concentratie is in 2015 respectievelijk 7% en 4% gedaald ten opzichte van omstreeks 2005 (AGAGE, 2016).

De concentratie van HCFK's -chloorfluorkoolwaterstoffen die ook waterstof H bevatten - neemt juist wel toe (AGAGE, 2015). De concentratie hiervan is met 35% (HCFK-141) tot 40% (HCFK-22) gestegen ten opzichte van het jaar 2005. Hun bijdrage aan het klimaateffect is echter nog vrij gering. HCFK's worden relatief snel afgebroken in de atmosfeer in vergelijking met CFK's, waardoor de bijdrage aan het toekomstig klimaat naar verwachting ook beperkt zal zijn.

Andere fluorbevattende broeikasgassen zijn HFK's, PFK's en SF6. Zij breken de ozonlaag niet af en vallen onder het klimaatverdrag. De concentraties van deze broeikasgassen vertonen een stijgende lijn (NOAA, 2015). Hun totale bijdrage aan de broeikaswerking is nu nog maar 1%. Maar naar verwachting zal dit toenemen, ook omdat de levensduur van sommige gassen zeer lang (>1000 jaar) is.

  • De groep van de HFK's laat in het algemeen een stijgende concentratie in de atmosfeer zien. Deze stoffen worden nu veelal gebruikt als vervangers van de CFKs, omdat de HFKs geen effect op de ozonlaag hebben.
  • HFK-134a is een belangrijke fluorkoolwaterstof, waarvan de concentratie aan het stijgen is. De concentratie ervan kwam in 2015 uit op ruim 83 ppt, een stijging van ruim 7% ten opzichte van 2014, en ruim een verdubbeling ten opzichte van jaar 2005.
  • De concentratie van HFK-23 bereikte in 2015 een niveau van 28 ppt. Dit is een stijging van 4% (=1 ppt) ten opzichte van het jaar daarvoor, en plus 56% (ruim 10 ppt) ten opzichte van het jaar 2005.
  • HFKs die pas na het jaar 2000 op zijn gekomen zijn HFK-32, HFK-125 en HFK-143a. Hun concentraties hebben in 2015 een niveau bereikt van respectievelijk 9, 16 en 16 ppt. Ten opzichte van 2005 is dit een stijging van respectievelijk 10, 15 en 12 ppt, ten opzichte van 2014 van respectievelijk 1,7 2,4 en 1,5 ppt
  • De concentraties van de perfluorkoolwaterstoffen (PFK's) CF4, en C2F6 nemen in de laatste jaren minder toe. De mondiaal gemiddelde concentratie van CF4 bedroeg in 2015 ongeveer 82 ppt, een stijging van minder dan 1% ten opzichte van 2014, terwijl de jaarlijkse stijging rond 2005 ruim het dubbele was (sindsdien ruim 7 ppt gestegen). De concentratie in 2015 van C2F6 steeg ten opzichte van 2014 met ongeveer 2% (nu 4,5 ppt), terwijl de jaarlijkse toename rond het jaar 2005 ongeveer 4% was (+0,8 ppt).
  • In 2015 bedroeg de mondiaal gemiddelde concentratie van zwavelhexafluoride (SF6) 8,6 ppt, wat een stijging is van 0,3 ppt en 2,9 ppt ten opzichte van 2014 en 2005, respectievelijk.

Klimaatverdrag en na te streven concentraties in de atmosfeer

Het Klimaatverdrag van de Verenigde Naties (UNFCCC, 1993; Rio de Janeiro) heeft als doel om de concentraties van broeikasgassen in de atmosfeer te stabiliseren op een niveau waarbij een gevaarlijke beïnvloeding van het klimaat door menselijk handelen wordt vermeden. Deze 'gevaarlijke beïnvloeding van het klimaat' is eind 2015 in Parijs vertaald naar opwarming van de aarde tot maximaal 2 graden ten opzichte van pre-industrieel, met 1,5 graad als streefwaarde (UNFCCC, 2015). Om dit te bereiken moeten de mondiale emissies van broeikasgassen sterk worden gereduceerd.

Het Kyoto Protocol uit 1997 (UNFCCC, 1997; Kyoto), was hier een eerstebescheiden aanzet toe. De gassen koolstofdioxide (CO2), methaan (CH4), lachgas (N2O), HFKs, PFKs en SF6 vallen onder het Kyoto protocol. In Parijs is hier een vervolg op gegeven door scherpere doelstellingen op lange termijn te formuleren (UNFCC, 2015).

Diverse studies hebben het 1,5°C en 2°C graden doel vertaald naar niveaus waarop de concentraties van broeikasgassen in de atmosfeer zouden moeten stabiliseren (Van Vuuren et al, 2011; IPCC, 2014; PBL, 2017). Voor het 2°C doel geven deze studies een 67% kans van slagen als de concentratie van alle broeikasgassen - inclusief ozon, waterdamp en aerosolen - stabiliseert op maximaal 480 ppm CO2 equivalenten, ca. 50% bij een stabilisatie tussen de 480-530 ppm CO2 equivalenten, en minder dan 33% bij een stabilisatie 530 ppm ppm CO2 equivalenten of meer (IPCC, 2014).

Referenties

  • AGAGE 2015 Advanced Global Atmospheric Gases Experiment. Internet: http://agage.eas.gatech.edu/index.htm
  • http://agage.eas.gatech.edu/data_archive/agage/gc-ms-medusa/monthly/ for CFC-113 HCFC-22, HCFC-141b, HCFC-142b HFC-125, HFC-134a, HFC-152a, HFC-365mfc, HFC-23 Halon-1211, Halon-1301 CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CH3Br CH3CCl3, CHClCCl2, CCl2CCl2 SF6, SO2F2 PFC-14, PFC-116, PFC-218 HFC-227ea HFC-236fa HFC-245fa
  • http://agage.eas.gatech.edu/data_archive/agage/gc-md/monthly/ for CH4, N2O, CO, H2, CFC-11, CFC-12, CH3CCl3, CCl4, CFC-113, and CHCl3
  • Dlugokencky et al. (2009) Observational constraints on recent increases in the atmospheric CH4 burden. GRL, 36, doi:10.1029/2009GL039780
  • Dlugokencky (2015) NOAA/ESRL, www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends_ch4
  • Global Carbon Project GCP, 2008
  • IPCC (2013) Climate Change 2013 Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Working Group 1 Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Technical Summary en Chapter 8 (Anthropogenic and Natural Radiative Forcing).
  • IPCC (2014) Climate Change 2014 Mitigation of Climate Change. Working Group 3 Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Technical Summary en Chapter 6 (Assessing Transformation Pathways)
  • Keeling, C.D. and T.P. Whorf (2002). Atmospheric CO2 records from sites in the SIO air sampling network. In Trends: A Compendium of Data on Global Change. CDIAC, Oak Ridge National Laboratory, U.S. DoE, Oak Ridge, Tenn., U.S.A.
  • Levin, I. et al. (2010). The global SF6 source inferred from long-term high precision atmospheric measurements and its comparison with emission inventories. Atmos. Chem. Phys., 10, 2655-2662, 2010.
  • Meinshausen et al (2009) Meinshausen, M., Meinshausen, N., Hare, W., Raper, S. C. B., Frieler, K., Knutti, R., Frame, D. J. & Allen, M. (2009) Greenhouse gas emission targets for limiting global warming to 2°C. Nature, 458: 1158-1163;
  • Meinshausen M, Smith SJ, Calvin K, Daniel JS, Kainuma MLT, Lamarque JF, Matsumoto K, Montzka SA, Raper SCB, Riahi K, Thomson A, Velders GJM, van Vuuren DPP (2011) The RCP greenhouse gas concentrations and their extensions from 1765 to 2300. Climatic Change 109:213-241
  • NOAA (2015) National Oceanic & Atmospheric Administration, ESRL/GMD FTP Data Finder. Internet: ftp://aftp.cmdl.noaa.gov/data/,
  • PBL (2017) Limiting global temperature change to 1.5 °C. Implications for carbon budgets, emission pathways, and energy transitions. Eds D. van Vuuren, A. Hof, D. Gernaat & H.S. de Boer. PBL note, 18 pg
  • PBL (2017b) Trends in global CO2 and total greenhouse gas emissions. Eds J.G.J. Olivier, K.M. Schure and J.A.H.W. Peters. PBL report 2674. 69pg.
  • Rigby, M. et al. (2010) History of atmospheric SF6 from 1973 to 2008. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions, Volume 10, Issue 5, 2010, pp.13519-13555
  • UNEP (1987). The Montreal Protocol on substances that deplete the ozone layer.
  • UNFCCC (1993). Raamverdrag klimaatverandering van de Verenigde Naties. Rio de Janeiro, 1992.
  • UNFCCC (1997). Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change. Kyoto, 11 december 1997. Link naar PDF-file. Link naar HTML-versie.
  • UNFCC (2015) The Paris Agreement. Report of the Conference of the Parties on its twenty-first session, held in Paris from 30 November to 11 December 2015 http://unfccc.int/files/meetings/paris_nov_2015/application/pdf/paris_agreement_english_.pdf
  • van Vuuren D, Edmonds J, Kainuma M, Riahi K, Thomson A, Hibbard K, Hurtt G, Kram T, Krey V, Lamarque J-F, Masui T, Meinshausen M, Nakicenovic N, Smith S, Rose S (2011) The representative concentration pathways: an overview. Climatic Change 109:5-31

Relevante informatie

Technische toelichting

Naam van het gegeven

Concentratie broeikasgassen

Omschrijving

De concentratie van koolstofdioxide (CO2), methaan (CH4), distikstofoxide (N2O) en fluorhoudende broeikasgassen (F gassen)

Verantwoordelijk instituut

PBL, Jelle van Minnen

Berekeningswijze

De concentraties van de broeikasgassen zijn gebaseerd het middelen van directe gegevens van meetnetten verdeeld over de hele wereld. Die meetnetten hebben weer hun eigen meetstations.

Geografisch verdeling

CO2, CH4, N2O, en gehalogeneerde koolwaterstoffen zijn mondiale broeikasgassen, die door een lange levensduur - deze is doorgaans tientallen jaren of meer - goed gemengd zijn in de atmosfeer. De wereld gemiddelde concentraties kunnen uitgerekend worden op basis van een beperkt aantal meetpunten.. De concentratie in de atmosfeer van de andere gassen en deeltjes varieert meer over de aarde. Door het meten op verschillende stations kan toch een mondiaal gemiddelde concentratie gegeven worden. De meetstations staan op verschillende geografische breedtes. De locaties zijn zo gekozen dat ze (i) ver verwijderd zijn van de bronnen waardoor ze representatief zijn voor een groot gebied; (ii) evenwichtig verdeeld zijn over de wereld, bijvoorbeeld over noordelijk en zuidelijk halfrond. De mondiaal gemiddelde concentratie is berekend als gemiddelde van de meetresultaten over deze locaties.

Verschijningsfrequentie

De metingen worden continue gedaan. De verwerking, kalibratie en het vrijgeven van die gegevens vergt vaak meer dan een jaar, en daarom lopen de gepresenteerde reeksen vaak 1 of 2 jaar achter.

Achtergrondliteratuur

Concentratie broeikasgassen

Opmerking

De concentratie van koolstofdioxide (CO2), methaan (CH4), distikstofoxide (N2O) en fluorhoudende broeikasgassen (F gassen)

Betrouwbaarheidscodering

C. Schatting, gebaseerd op een groot aantal (accurate) metingen; de representativiteit is grotendeels gewaarborgd

Archief van deze indicator

Referentie van deze webpagina

CBS, PBL, RIVM, WUR (2017). Concentratie broeikasgassen, 1980-2015 (indicator 0216, versie 13 , 21 december 2017 ). www.clo.nl. Centraal Bureau voor de Statistiek (CBS), Den Haag; PBL Planbureau voor de Leefomgeving, Den Haag; RIVM Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu, Bilthoven; en Wageningen University and Research, Wageningen.

Het CLO is een samenwerkingsverband van CBS, PBL, RIVM en WUR.