Versterkte Broeikasgaswerking, 1950-2023

Inleiding versterkte broeikasgaswerking

Door broeikasgassen in de atmosfeer wordt er warmtestraling vanuit het aardoppervlak vastgehouden. Dit broeikasgaseffect beïnvloedt het weer en het klimaat. Veel broeikasgassen, zoals koolstofdioxide (CO₂), methaan (CH₄), en lachgas (N₂O), komen ook van nature voor in de atmosfeer en worden uitgestoten of gevormd en afgebroken of opgenomen door natuurlijke processen. Zonder dit natuurlijke broeikaseffect zou de temperatuur aan het aardoppervlak ongeveer 33 °C lager liggen dan dat we nu gewend zijn. Broeikasgassen zijn dus van groot belang voor het leven op aarde zoals we dat kennen. 

• Inleiding tot het broeikaseffect

Door menselijk handelen, met name het gebruik van fossiele brandstoffen en ontbossing, worden steeds meer broeikasgassen uitgestoten. Hierdoor neemt de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer toe, wordt er meer warmte aan het aardoppervlak vastgehouden en verandert het klimaat op aarde. Deze versterkte broeikasgaswerking van alle broeikasgassen kan worden aangegeven door middel van de ‘stralingsforcering’. Dit is een maatstaf voor de verstoring van de energiebalans van de aarde, uitgedrukt in watt per vierkante meter (W/m²).

Totale forcering afhankelijk van verschillende broeikasgassen

De versterkte broeikasgaswerking is de som van de stralingsforcering van verschillende broeikasgassen. Om de ontwikkeling te begrijpen is het belangrijk om individueel naar deze gassen factoren te kijken. CO₂ is het belangrijkste gas in de atmosfeer met betrekking tot de versterkte broeikasgaswerking. Naast CO₂ gaat het ook om 47 andere stoffen, waaronder gassen die meegenomen zijn in het Klimaatverdrag (CH₄, N₂O en verschillende fluorkoolwaterstoffen) en het Montreal-protocol (stoffen die primair de ozonlaag aantasten, maar die ook het klimaat beïnvloeden). Verder zijn er processen en factoren die niet in deze protocollen worden meegenomen. Hierbij gaat het bijvoorbeeld om deeltjes of aerosolen, zoals sulfaat, roet en nitraat, en ozon (IPCC, 2013). Sommige van deze aerosolen hebben een negatieve forcering, oftewel een verkoelend effect. 

• Concentratie broeikasgassen, 1950-2023

De stralingsforcering van deze broeikasgassen en processen wordt uitgedrukt in watt per vierkante meter (W/m²). Dit is de hoeveelheid extra energie die per seconde op een vierkante meter aardoppervlak valt (zie ook detailinformatie).

Totale stralingsforcering neemt verder toe

De stralingsforcering door alle broeikasgassen samen, inclusief koelende deeltjes, bedroeg in 2023 ruim 2,9 Watt per m² (op basis van NOAA, 2025 en AGAGE, 2025). Dit is een stijging van 0,5 W/m² ten opzichte van 2014 en van 2,6 W/m² ten opzichte van 1950. De snelheid waarmee de forcering toeneemt, fluctueert. Tot de jaren ’80 van de vorige eeuw was de toename beperkt, mede doordat ontwikkelingen van individuele gassen elkaar compenseerden. Daarna was de toename tussen de 0,05 en 0,06 W/m² per jaar in respectievelijk de jaren ’80 en ’90 van de vorige eeuw, rond de 0,07 W/m² per jaar tussen 2011 en 2020, en weer circa 0,05 W/m² per jaar sinds 2021. Variaties in biologische processen zoals veenafbraak (wat leidt tot methaanemissies) zijn de belangrijkste oorzaak in de jaar-tot jaar variaties (Michel et al, 2024, Yuan et al, 2024). 

Bijdrages (groepen) broeikasgassen onder het Klimaatverdrag en Montreal Protocol aan de stralingsforcering

In 2023 was de stralingsforcering van CO₂ rond de 2,2 W/m². Daarmee draagt  CO₂ voor 75% bij aan de totale forcering (2,9 W/m², zie boven). De forcering van CH₄ en N₂O was in 2023 respectievelijk 0,7 W/m² (22%) en 0,2 W/m² (7%). Hoewel de concentratie van CH₄ stijgt, daalt de relatieve bijdrage aan de totale forcering. Dit komt doordat de concentratie en forcering van andere broeikasgassen gemiddeld sneller stijgt, mede doordat CH₄ weer relatief snel wordt afgebroken (gemiddeld 12 jaar).  

De fluorhoudende koolwaterstoffen onder het Klimaatverdrag hadden in 2023 een stralingsforcering van circa 0,07 W/m², en daarmee is de bijdrage beperkt (ruim 2% van totale stralingsforcering).

De bijdrage van de 18 gehalogeneerde koolwaterstoffen onder het Montreal-protocol (met name CFK's en HCFK’s) is groter. In 2023 was hun bijdrage aan de totale forcering circa 0,3 W/m² (12%). Hun bijdrage aan de totale werking is wel gaan dalen sinds 2008 (absoluut en relatief) als gevolg van het in werking treden van het Montreal-protocol (UNEP, 1987) en het daarmee samenhangende stopzetten van de CFK-productie.

• Concentratie ozonlaagafbrekende stoffen, 1978-2022

Stralingsforcering van aerosolen en overige factoren

Naast de bovengenoemde gassen uit het Klimaatverdrag en Montreal Protocol is er ook een categorie van ’overige factoren’ met daarin onder meer aerosolen/deeltjes (sulfaat, nitraat en roet), ozon en waterdamp. 

De invloed van aerosolen op het klimaat is complex. Sommige aerosolen hebben een verkoelende werking (bijvoorbeeld sulfaat- en nitraatdeeltjes), doordat zij het zonlicht reflecteren. Andere aerosolen (bijvoorbeeld roetdeeltjes) hebben een opwarmende werking, doordat zij juist het zonlicht absorberen. Daarnaast zijn aerosolen/stofdeeltjes in de atmosfeer ook condensatiekernen voor water en hebben ze daardoor een effect op de wolkenvorming, en zo indirect een dalende stralingsforcering. 

In 2023 was de totale forcering van deze ‘overige factoren’ -0,5 W/m², oftewel netto een verkoelende werking. Als zodanig compenseren deze stoffen voor bijna 16% van de forcering in 2023. Aerosolen hebben hierin het grootste aandeel aan het afkoelende effect (bijna -1,0 W/m²), terwijl ozon weer een versterkend effect veroorzaakt (+0,5 W/m²). De koelende werking van deze categorie ‘overige broeikasgassen’ is afgenomen met 0,2 W/m² ten opzichte van 10 jaar geleden, en met ruim 0,6 W/m² ten opzichte van de hun piek in de jaren ’80 van de vorige eeuw. Dit komt met name door beleid gericht op schonere lucht, waardoor er minder deeltjes in de atmosfeer terecht komen. 

Klimaatbeleid om extra stralingsforcering te beperken

Het Klimaatverdrag van de Verenigde Naties uit 1992 heeft als doel gesteld om de concentraties van broeikasgassen in de atmosfeer te stabiliseren tot op een niveau waarbij een gevaarlijke menselijke beïnvloeding van het klimaat wordt vermeden (UNFCCC, 1993). Tijdens de Klimaatconferentie in Parijs (2015) is hier een vervolg op gegeven door temperatuurdoelstellingen voor de lange termijn te formuleren. Het voorkomen van een ‘gevaarlijke beïnvloeding van het klimaat’ is tijdens deze conferentie vertaald naar een maximale opwarming van de aarde tot ruim onder 2 graden ten opzichte van het pre-industriële klimaat, met 1,5 graad als streefwaarde (UNFCCC, 2015). Tijdens recente Klimaatconferenties in Glasgow (2021), Sharm el-Sheikh (2022) en Dubai (2023) is dit aangescherpt tot “inspanningen moeten worden geleverd om de temperatuurstijging tot 1,5 °C te beperken.” Om dit te bereiken moeten de mondiale emissies van broeikasgassen in de komende decennia sterk worden gereduceerd (tot netto nul emissies rond 2050-2060), waardoor concentraties en forcering kunnen stabiliseren of zelfs dalen. 

Met huidige ontwikkelingen is kans op het halen van het +1,5^oC doel extreem klein 

Wetenschappers hebben diverse scenario’s ontwikkeld die de maximale concentratie en totale werking van broeikasgassen in de atmosfeer weergeven (zie tabel), afhankelijk van het temperatuurdoel (+1,5 ^oC of +2,0 ^oC) en de waarschijnlijkheid om langdurig onder dit doel te blijven (zie vooral IPCC 2018). Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen een piekconcentratie en daarmee een piek in de stralingsforcering tussen nu en 2100, en een maximale waarde die in 2100 bereikt moet zijn. Verder wordt er een onderscheid gemaakt tussen het wel of niet accepteren van een tijdelijke overschrijding van de temperatuurdoelen, c.q. of de temperatuur in atmosfeer tijdelijk wel of niet meer dan 1,5 en 2 graden gestegen mag zijn om daarna onder die grenswaarden terug te keren. Als men een tijdelijke overschrijding accepteert, kan de totale broeikasgaswerking eerst tijdelijk hoger uitkomen, maar moet het daarna ook sterker dalen. 

De meest voorzichtige invulling van het +1,5 ^oC en +2 ^oC-doel is gedefinieerd als een kans van twee derde of groter (67%) dat het temperatuurdoel niet wordt overschreven en waarbij een tijdelijke temperatuuroverschrijding niet wordt geaccepteerd, zoals beschreven in de bovenste regel in bovenstaande tabel en onderstaande figuur. De stralingsforcering mag dan deze eeuw niet hoger worden dan 2,7 (2,5 tot 3,0) W/m², en moet dan terugzakken naar 2,1 W/m² rond 2100. Voor het +2 ^oC-doel liggen deze waardes op respectievelijk 3,2 (2,8-3.6)W/m² en 2,9 W/m². De stralingsforcering gekoppeld aan de temperatuurdoelen is onzeker, wat terugkomt in de bandbreedte. Daarvoor zijn verschillende redenen (zie technische toelichting). 

De stralingsforcering door alle broeikasgassen en aerosolen was in 2023 ruim 2,9 W/m², met een toename van 0,05 W/m² per jaar. Met deze huidige waarde en snelheid van verandering en de meest voorzichtige invulling van >67% waarschijnlijkheid is het halen van het +1,5 ^oC-doel zeer onwaarschijnlijk; de middenwaarde van 2,7 W/m² is al overschreden, maar de bovenkant van de bandbreedte van 2,5 tot 3 W/m² nog niet, zie boven. Om bij de meest voorzichtige invulling van  het +2 ^oC-doel onder de grenswaarden te blijven moet de stralingsforcering pieken tussen 2028 en 2031, afhankelijk van of men een tijdelijke overschrijding accepteert (zie Figuur ‘Versterkt broeikaseffect van broeikasgassen’). Als men een minder voorzichtig uitgangspunt accepteert (50% of zelfs 33% waarschijnlijkheid op het halen van de doelen), dan worden de termijnen voordat grenswaarden overschreden worden langer (zie Figuur ‘Versterkt broeikaseffect van broeikasgassen).