Concentratie broeikasgassen, 1950-2023

Inleiding broeikasgaseffect

Door de aanwezigheid van broeikasgassen in de atmosfeer wordt er warmtestraling vanuit het aardoppervlak vastgehouden, wat mede het klimaat op aarde bepaalt. Zonder deze gassen zou het ongeveer 33 graden kouder zijn dan nu. De belangrijkste broeikasgassen 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, die ook invloed uitoefenen op het klimaat  (IPCC, 2021). De atmosferische concentratie van veel broeikasgassen en deeltjes wordt bepaald door zowel menselijk handelen als natuurlijke processen. Met name in de laatste 50 jaar nemen de concentraties voornamelijk toe door menselijke activiteiten, die te maken hebben met het gebruik van fossiele brandstoffen en landgebruik. 

• Inleiding tot het broeikaseffect

Mondiale concentratie koolstofdioxide stijgt verder

De mondiaal gemiddelde concentratie van koolstofdioxide (CO₂) is in 2023 gestegen naar 419 ppm (deeltjes per miljoen luchtdeeltjes) en in 2024 naar 423 ppm (voorlopig cijfer) (NOAA, 2025, AGAGE, 2025). Daarmee is de concentratie ruim 6% hoger dan in 2015, en 49% boven het gemiddelde pre-industriële niveau (het gemiddelde van de periode 1750-1850, 282 ppm). Het groeitempo in de jaren '90 bedroeg gemiddeld 1,4 ppm per jaar. Dit steeg in de periode 2000-2010 tot gemiddeld circa 1,8 ppm per jaar en tot 2,3 ppm per jaar in de periode 2015-2024. 

De stijging van de CO₂-concentratie wordt grotendeels veroorzaakt door emissies die samenhangen met menselijke activiteiten, met name in China, de Verenigde Staten, Europa en India (IPCC, 2013; PBL, 2017b); de emissies in Europa nemen de laatste jaren wel af. CO₂ komt vooral vrij bij de verbranding van fossiele brandstoffen en bij de omvorming van bosgebieden naar landbouwgronden.

De CO₂-concentratie wordt verlaagd door opname door planten (met name bossen) en door oceanen. Daarnaast is er een natuurlijk afbraak, maar dat proces duurt honderden jaren.

Methaanconcentratie meer dan dubbele dan voor de industrialisatie

Methaan (CH₄) is het op één na belangrijkste broeikasgas (na CO₂). De mondiaal gemiddelde CH₄-concentratie is in 2023 verder gestegen naar 1921 ppb (deeltjes per miljard luchtdeeltjes) en in 2024 naar 1930 ppb (voorlopig cijfer). De concentratie in 2023 is hiermee ruim 2,5 keer zo hoog als de gemiddelde pre-industriële concentratie van circa 756 ppb en bijna 98 ppb (+5%) hoger dan 10 jaar eerder. In de afgelopen twee jaar is de jaarlijkse stijging weer teruggekomen op het oude niveau van de periode 2014-2019 (circa 8,5 ppb per jaar), na een snellere stijging in de jaren 2020 tot 2022. In 2020 tot 2022 steeg de methaanconcentratie met bijna 16 ppb per jaar, wat waarschijnlijk voor twee derde veroorzaakt is door emissies direct gekoppeld aan menselijke activiteiten (veeteelt en landbouw, fossiele energieproductie en afval), en voor één derde aan quasi-antropogene/natuurlijke processen (met name veengebieden, die door opwarming meer methaan uitstoten) (Mitchel et al, 2025, WMO, 2024). In de periode 2000-2006 was de stijging heel beperkt, met in 2001, 2004 en 2005 zelfs een daling ten opzichte van jaar daarvoor. 

Voor methaan geldt dat een groot deel van de emissies (circa 40%) uit natuurlijke bronnen komt, zoals (opwarmende) veengebieden en termieten. Het deel dat vrijkomt door menselijk handelen is vooral het gevolg van veeteelt, van de productie van kolen, olie en gas, van rijstproductie en van afval (vuilstortplaatsen en afvalwater). Verder kunnen ook de stijgende emissies uit permafrost in arctische gebieden indirect toegerekend worden aan menselijk handelen, omdat deze emissies toenemen door de temperatuurstijging (Neumann et al. 2019; Masyagina and Menyailo 2020; Yuan, et al., 2024). Op basis van metingen lijken deze laatste methaanemissies echter tot op heden beperkt te zijn (WMO, 2024). 

Methaan ontstaat voornamelijk bij rottingsprocessen. Methaan verdwijnt weer uit de atmosfeer door chemische processen onder invloed van zonlicht. Gemiddeld blijft een methaanmolecuul ongeveer 12 jaar in de atmosfeer. Hoe lang precies, verschilt van jaar tot jaar, door bijvoorbeeld de variabiliteit van het weer en aanwezigheid van andere gassen. Wel is de verblijftijd van methaan in de atmosfeer relatief kort, vergeleken met bijvoorbeeld dat van CO₂.

Concentratie distikstofoxide neemt verder toe

De mondiaal gemiddelde concentratie in de atmosfeer van distikstofoxide of lachgas (N₂O) kwam in 2023 uit op 337 ppb (deeltjes per miljard luchtdeeltjes) en in 2024 voorlopig op 338 ppb (voorlopig cijfer). Dit is een stijging van circa 3% (+9 ppb) ten opzichte van 10 jaar eerder; bijna 24% boven het pre-industriële gemiddelde. N₂O is van grote invloed op klimaat door de sterke warmte-absorberende werking (circa 250 maal zo groot als die van CO₂) en lange verblijftijd; het duurt meer dan 100 jaar voordat een molecuul lachgas uit de atmosfeer is verdwenen.

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

Fluorhoudende koolwaterstoffen

Een andere categorie van broeikasgassen is die van fluorhoudende gassen zoals chloor-fluor-koolwaterstoffen (CFK), zwavelhexafluoride (SF₆), gehalogeneerde fluorkoolwaterstoffen (HFK), en perfluorkoolwaterstoffen (PFK). 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 (HFK-134a wordt bijvoorbeeld voornamelijk gebruikt als koelmiddel in airconditioners van auto's) en elektrische isolatoren bij hoogspanningsleidingen (bij hun productie komt bijvoorbeeld SF₆ vrij). 

Fluorhoudende gassen komen in kleinere hoeveelheden voor dan de eerder beschreven stoffen, en de concentratie wordt daarom vaker gegeven in ppt, het aantal deeltjes per triljoen (1000 miljard) luchtdeeltjes. Wel hebben ze in het algemeen een sterke broeikaswerking. Beleidsmatig vallen de chloorhoudende fluorhoudende broeikasgassen (zoals CFK’s, HCFK’s en CH₃CCl₃) onder het Montrealprotocol, bedoeld om de ozonlaag te beschermen (UNEP, 1987), en de andere fluorhoudende gassen onder het Klimaatverdrag van 1993 (HFK, PFK, SF₆).

Trend in concentraties chloorhoudende fluorkoolwaterstoffen varieert

Al snel nadat het Montrealprotocol in 1989 in werking trad, begonnen de concentraties van chloorhoudende fluorkoolwaterstoffen (CFK’s) in de atmosfeer te dalen. In 2023 was die daling circa 4,5% ten opzichte van de piekconcentratie in 2008. Belangrijke CFK’s zijn CFK-11 en CFK-12. Hun concentratie is in 2023 met respectievelijk 19% (naar 216 ppt) en 10% (naar 489 ppt) gedaald ten opzichte van de hoogste concentratie in respectievelijk 1993 en 2003 (AGAGE, 2025). 

De concentraties van sommige HCFK's (chloorfluorkoolwaterstoffen die ook waterstof (H) bevatten) dalen niet in recente jaren; concentraties nemen nog steeds toe of zijn gestabiliseerd (AGAGE, 2025). Met name HCFK-22 steeg nog in de laatste jaren van 225 in 2013 naar 249 ppt in 2023 (+11%). De bijdrage van deze groep stoffen 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 klimaateffect naar verwachting ook beperkt blijft. 

• Concentratie ozonlaagafbrekende stoffen, 1978-2022

Concentraties niet-chloorhoudende fluorkoolwaterstoffen nemen toe

Andere fluorhoudende broeikasgassen zijn HFK’s, PFK’s en SF₆. Zij breken de ozonlaag niet af. Daarom vallen deze stoffen niet onder het Montréal Protocol, maar onder het Klimaatverdrag. HFK’s worden veelal gebruikt als vervangers van de CFK’s. De concentratie van deze broeikasgassen is nog laag, maar vertoont een sterk stijgende lijn (AGAGE, 2025). Zo is de concentratie van HFK-32 in de atmosfeer van nul in 2000 gestegen naar 8 ppt in 2013 en door naar 38 ppt in 2023; een stijging van bijna een factor vijf in laatste tien jaar. Hierbij komt ook dat de totale bijdrage aan de stralingsforcering van alle broeikasgassen toenemen, omdat de levensduur van veel van deze gassen zeer lang (>1000 jaar) is.  

Ook de concentratie van de perfluorkoolwaterstoffen (PFK’s) CF₄ en C₂F₆  blijft in de recente jaren toenemen. De mondiaal gemiddelde concentratie van CF₄ bedroeg in 2023 ongeveer 89 ppt. Dit is een stijging van circa 1 ppt (+1%) ten opzichte van een jaar eerder, in lijn met de gemiddelde stijging over de laatste twintig jaar. De concentratie van C₂F₆ was in 2023 ongeveer 2% hoger dan in 2022 (nu 5,2 ppt), terwijl de jaarlijkse toename rond het jaar 2000 nog ongeveer 10% was. 

In 2023 bedroeg de gemiddelde concentratie van zwavelhexafluoride (SF₆) in de atmosfeer ruim 11 ppt, wat een stijging is van ongeveer 39% (+3 ppt) ten opzichte van tien jaar eerder. 

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 het beperken van de opwarming van de aarde tot ruim onder 2 graden ten opzichte van het pre-industriële klimaat, 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 een eerste aanzet voor mondiale emissiereductie. CO₂, CH₄, N₂O, HFKs, PFKs en SF₆ vallen onder het Kyoto Protocol. In Parijs is hier een vervolg op gegeven door scherpere doelstellingen op de lange termijn te formuleren (UNFCC, 2015).  

Diverse studies hebben het 1,5°C en 2°C-doel vertaald naar niveaus waarop de concentraties van broeikasgassen in de atmosfeer zich zouden moeten stabiliseren (IPCC, 2014; PBL, 2017; Riahi et al, 2021;  Van Vuuren et al, 2025). Deze studies laten zien dat de concentratieniveaus van alle broeikasgassen – inclusief methaan, lachgas en ozon - nog maar beperkt mogen stijgen, waarbij de mate van toename afhangt van het temperatuurdoel en met welke zekerheid men de doelen wil halen.

• Versterkte Broeikaswerking, 1950-2018