Het klimaat over 100 jaar: waarom de overheid altijd moet ingrijpen

Het klimaat over 100 jaar: waarom de overheid altijd moet ingrijpen image
Hoe ziet het klimaat er over honderd jaar uit? Dat hangt af van twee factoren: de invloed van het menselijk handelen op de klimaatverandering en de invloed van het opwarmende klimaat op de economische productiecapaciteit en menselijke welvaart. De verbanden tussen die twee zijn onzeker, maar in deze column laten de Zweedse economen Persson en Von Below zien dat zonder politiek ingrijpen de opwarming van de aarde een enorm probleem wordt, zelfs onder de meest gunstige omstandigheden.

Hoe ziet het klimaat er over honderd jaar uit? Het antwoord op die vraag is met grote onzekerheid omgeven en hangt af van zowel sociaal-economische als natuurlijke processen die de samenhang tussen menselijke activiteiten, de uitstoot van broeikasgassen en de opwarming van de atmosfeer beschrijven. De belangrijke beleidsdiscussies (zie bijvoorbeeld het IPCC- en het Stern-rapport richten zich vooral op de onzekerheden in de biogeofysische en -geochemische systemen, en hetzelfde geldt voor analyses als die van Wigley en Raper (2001). In een onlangs gepubliceerd artikel hebben wij deze onzekerheden meegenomen, maar kijken we toch vooral naar de sociaal-economische factoren van klimaatverandering (Persson en Von Below, 2008).

Wat als we niets doen?

Het is duidelijk dat het verloop van de klimaatverandering in sterke mate afhangt van de maatregelen die landen onderling afspreken om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. In dit artikel laten wij reductie- en aanpassingsmaatregelen echter buiten beschouwing en analyseren wij de onzekerheden bij een ‘business-as-usual’-scenario, dat wil zeggen een scenario waarin verder geen maatregelen meer worden genomen om de klimaatverandering te stuiten.

Daarbij maken wij gebruik van het door William Nordhaus en anderen aan de universiteit van Yale ontwikkelde RICE-model (Regional Dynamic Integrated model of Climate and the Economy). Dit model kwantificeert niet alleen de gevolgen van het menselijk handelen voor het klimaat, maar ook het omgekeerde: de verandering van de economische productiecapaciteit en vele andere aspecten van de menselijke welvaart onder invloed van het opwarmende klimaat. In veel klimaatmodellen wordt een grove maatstaf gebruikt voor de door economische activiteit veroorzaakte emissies, namelijk de verwachte toekomstige ontwikkeling van het BBP. Het RICE-model expliciteert echter factoren als bevolkings- en productiviteitsgroei, energieverbruik en kapitaalvorming en is daarmee voor ons een zeer nuttig hulpmiddel. Hoewel RICE oorspronkelijk is bedoeld om een optimaal klimaatbeleid te ontwikkelen, gebruiken wij het model om te bestuderen wat er gebeurt bij ongewijzigd beleid.

RICE heeft een tijdshorizon van vierhonderd jaar en werkt met tijdvakken van tien jaar. Volgens het model verloopt de klimaatverandering als volgt: In elk van de acht regio’s waarin de wereld is ingedeeld, groeien de bevolking en de productiviteit volgens bepaalde processen. Die groei stimuleert zowel kapitaalinvesteringen als het verbruik van fossiele brandstoffen. Dit groeiende gebruik van fossiele brandstoffen op lange termijn zal leiden tot schaarste en dus tot stijgende prijzen, die op hun beurt het gebruik enigszins zullen remmen. Met het stijgende gebruik van fossiele brandstoffen stijgt ook de uitstoot van kooldioxide (CO2), en die stijging zorgt, samen met extra emissies door veranderend landgebruik, voor een toename van de concentratie van broeikasgassen. De biosfeer en de oceanen zijn niet in staat om deze toename op natuurlijke wijze (via de koolstofkringloop) volledig te absorberen. Deze hogere concentraties leiden tot opwarming, die weer gevolgen heeft voor de economie.

De uitkomsten zijn onzeker

De vergelijkingen uit het oorspronkelijke RICE-model kennen een set vaste parameters. Wij introduceren onzekerheid in het model door voor zo’n tachtig parameters waarschijnlijkheidsverdelingen te hanteren en vervolgens een Monte-Carlo-simulatie uit te voeren. Deze simulatiemethode houdt in dat we het model een groot aantal keren toepassen (10.001 keer) en daarbij telkens de waarden voor alle onzekere variabelen afleiden uit hun waarschijnlijkheidsverdeling. Deze laatste bepalen we op basis van verschillende bronnen.

Als voorbeeld van een relevant sociaal-economisch proces berekenen we gemiddelden en standaarddeviaties van de bevolkingsgroei per regio op basis van de prognoses uit de World Population Prospects-database van de Verenigde Naties. Figuur 1 laat de verdeling van de bevolkingsontwikkeling volgens de simulaties zien.

Figuur 1. Verwachte bevolkingsontwikkeling in de komende 150 jaar

Figuur 1. Verwachte bevolkingsontwikkeling in de komende 150 jaar

Wat de natuurlijke processen betreft is de meest onzekere parameter de klimaatgevoeligheid van het model, een maatstaf voor de stijging op lange termijn van de gemiddelde temperatuur op aarde bij een verdubbeling van de CO2 in de atmosfeer. Voor deze parameter baseren we ons op de door Roe en Baker (2007) uitgevoerde analyse van onzekerheid in de feedbackmechanismen. Dat levert een scheve verdeling op, die qua vorm lijkt op die van Murphy et al. (2004). Figuur 2 geeft de gerealiseerde verdeling van deze parameter voor onze simulaties.

Figuur 2. Uitkomsten voor de parameter klimaatgevoeligheid

Figuur 2. Uitkomsten voor de parameter klimaatgevoeligheid

Elke run van het model levert een simulatie op van de toekomstige ontwikkeling van de relevante variabelen, inclusief klimaatvariabelen als CO2-uitstoot, concentraties in de atmosfeer en opwarming. Figuur 3 geeft de gemiddelde temperatuur op aarde in de komende 150 jaar (diagram links) en een momentopname van de verdeling na honderd jaar (diagram rechts). Het staafdiagram rechts laat zien dat uit alle 10.001 simulaties die we hebben uitgevoerd, blijkt dat de gemiddelde temperatuur op aarde zal stijgen met meer dan de 2 °C die de Europese Unie als bovengrens hanteert voor beheersbare klimaatverandering (als bedoeld in artikel 2 van het UNFCCC).

Het is waar dat enkele toekomstsimulaties uitkomen op een opwarming van ‘slechts’ 2-3 °C. Maar iedereen die zich blind staart op deze optimistische staart van de verdeling moet ook eens kijken naar de pessimistische rechterstaart. Het staafdiagram laat zien dat de hoogst gevonden waarden voor de temperatuur in 2105 een stijging met zo’n 7 °C inhouden. De gevolgen van een dergelijke temperatuurstijging zijn uiterst moeilijk te voorspellen, maar te denken valt aan een zeespiegelstijging die hoog genoeg is om grote steden als Londen, Sjanghai, New York en half Nederland te bedreigen, alsmede aanzienlijke risico’s dat het klimaatsysteem van de aarde ingrijpend verandert, bijvoorbeeld doordat de Golfstroom stopt of de ijskap van West-Antarctica wegsmelt.

Figuur 3. Voorbeelden van de onzekerheid rond toekomstige temperatuurstijgingen

Figuur 3. Voorbeelden van de onzekerheid rond toekomstige temperatuurstijgingen

Het 99%-betrouwbaarheidsinterval voor de temperatuur is in 2105 bijna 4 °C. Anderen hebben al eerder een soortgelijke variatiebreedte voor de opwarming in de volgende eeuw gerapporteerd. In deze studie hebben we deze uitkomst echter met totaal verschillende methoden bereikt.

Onzekere factoren

Waardoor vertoont de temperatuur op aarde in onze simulaties zo’n grote variabiliteit? De belangrijkste onzekere factor is de klimaatgevoeligheid. Dat blijkt al uit het feit dat klimaatgevoeligheid (in het RICE-model) de laatste schakel vormt in de keten die van menselijk handelen leidt naar de opwarming van de aarde. Andere factoren zijn directer met menselijk handelen in verband te brengen, zoals het feit dat regio’s met veel industriële productie en vervuilende technologieën, vooral de Verenigde Staten en China, minder vooruitgang hebben geboekt op het gebied van energiebesparing dan was voorzien. Een andere belangrijke oorzaak is de boven verwachting snelle economische groei in zeer dichtbevolkte regio’s, vooral in nu nog arme landen die de helft van de wereldbevolking herbergen. In gewoon Nederlands: elke toekomst waarin de armen van vandaag zich voorgoed aan de armoede weten te ontworstelen zal, zonder grote vooruitgang in energiebesparende technologieën, tot een veel sterkere opwarming van de aarde leiden. Het mag ironisch genoemd worden dat we, door een van de meest urgente wereldproblemen op te lossen, een ander urgent probleem alleen maar verergeren.

Figuur 4 laat zien dat bepaalde sociaal-economische variabelen ervoor zorgen dat de opwarming van de aarde niet overeenkomt met de waarde die men zou verwachten gezien de (onzekere) klimaatgevoeligheidsparameter. Een opvallend voorbeeld is het verschil tussen uitkomsten 2 en 3: uit het diagram rechtsonder blijkt dat de waarde voor klimaatgevoeligheid in beide gevallen 4 is, maar dat de temperatuur na honderd jaar meer dan drie graden verschilt. De andere diagrammen maken duidelijk dat uitkomst 3 is gebaseerd op een toekomst met geringe economische groei in de twee dichtstbevolkte regio’s en een zeer sterke verbetering van de energie-efficiëntie in China. Uitkomst 2 gaat daarentegen uit van een sterkere economische groei en, belangrijker nog, een zeer geringe verbetering van de energie-efficiëntie in China. Iets dergelijks geldt voor uitkomst 1 en 4: beide hebben betrekking op een toekomst die 3 graden warmer is, het verschil zit hem in de veel snellere economische groei van arme landen die ten grondslag ligt aan uitkomst 1.

Figuur 4. Voorbeelden van sociaal-economische factoren die bijdragen aan de onzekerheid rond klimaatverandering

Figuur 4. Voorbeelden van sociaal-economische factoren die bijdragen aan de onzekerheid rond klimaatverandering

Deze toekomstscenario’s tonen aan dat verschillen in sociaal-economische ontwikkeling in grote mate bijdragen aan de onzekerheid over de toekomstige opwarming van de aarde. Dit is nog duidelijker in figuur 5, de neerslag van een tweede Monte-Carlosimulatie die eveneens 10.001 keer is herhaald, maar waarbij de klimaatgevoeligheid constant is gehouden op de gemiddelde waarde. Het 99%-betrouwbaarheidsinterval is bijna 2 °C, dus de helft van dat in figuur 3.

Figuur 5. Onzekerheid over toekomstige temperatuurstijgingen bij een gegeven waarde voor klimaatgevoeligheid

Onze analyse leidt tot een simpele conclusie: wanneer de politiek niet snel ingrijpt, wordt het broeikaseffect een enorm probleem, zelfs onder de meest gunstige omstandigheden.

* Deze bijdrage is eerder verschenen op het webforum Vox op 21 november 2008.

Referenties

Murphy, J. et al. ‘Quantification of Modelling Uncertainties in a Large Ensemble of Climate Change Simulations’, Nature 430 (2004), 768-772.

Persson, T., en D. Von Below, 2008, Uncertainty, Climate Change and the Global Economy, CEPR Discussion Paper, Londen.

Roe, G. H. en M.B. Baker, ‘Why Is Climate Sensitivity So Unpredictable?’’, Science 318 (2007), 629-632.

Stern. N. (ed), The Stern Review on the Economics of Climate Change, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2006.

Wigley, T. M. L. en S. C. B. Raper, ‘Interpretation of High Projections for Global-Mean Warming’, Science 293 (2001), 451-454.

Te citeren als

David von Below, Torsten Persson, “Het klimaat over 100 jaar: waarom de overheid altijd moet ingrijpen”, Me Judice, 28 november 2008.

Copyright

De titel en eerste zinnen van dit artikel mogen zonder toestemming worden overgenomen met de bronvermelding Me Judice en, indien online, een link naar het artikel. Volledige overname is slechts beperkt toegestaan. Voor meer informatie, zie onze copyright richtlijnen.