Zelfs als er een dag komt dat de wereld helemaal stopt met het uitstoten van broeikasgassen in de atmosfeer, kustregio's en eilandstaten zullen nog eeuwenlang met stijgende zeespiegels te maken krijgen, volgens een nieuwe studie van onderzoekers van MIT en Simon Fraser University.

In een artikel dat deze week in de Proceedings van de National Academy of Sciences , de onderzoekers melden dat opwarming door kortlevende verbindingen - broeikasgassen zoals methaan, chloorfluorkoolwaterstoffen, of fluorkoolwaterstoffen, die slechts een jaar tot enkele decennia in de atmosfeer blijven hangen, kunnen ervoor zorgen dat de zeespiegel honderden jaren blijft stijgen nadat de verontreinigende stoffen uit de atmosfeer zijn verwijderd.

"Als je denkt aan landen als Tuvalu, die nauwelijks boven de zeespiegel liggen, de vraag die opdoemt is hoeveel we kunnen uitstoten voordat ze gedoemd zijn. Zijn ze al gepland om ten onder te gaan, zelfs als we morgen niet meer alles uitstoten?" zegt co-auteur Susan Solomon, de Ellen Swallow Richards hoogleraar Atmospheric Chemistry and Climate Science aan het MIT. "Het is des te meer reden waarom het belangrijk is om te begrijpen hoe lang klimaatveranderingen zullen duren, en hoeveel meer zeespiegelstijging al is opgesloten."

De co-auteurs van Solomon zijn hoofdauteur Kirsten Zickfeld van de Simon Fraser University en Daniel Gilford, een afgestudeerde student aan het MIT's Department of Earth, Atmosferische en planetaire wetenschappen.

Kort verblijf, lange opkomst

Recente studies door vele groepen, inclusief die van Salomo, hebben aangetoond dat zelfs als de door de mens veroorzaakte uitstoot van kooldioxide volledig zou stoppen, hun bijbehorende atmosferische opwarming en zeespiegelstijging zouden meer dan 1 000 jaar. Deze effecten - in wezen onomkeerbaar op menselijke tijdschalen - zijn gedeeltelijk te wijten aan de verblijftijd van koolstofdioxide:het broeikasgas kan eeuwenlang in de atmosfeer blijven nadat het is uitgestoten door schoorstenen en uitlaatpijpen.

In tegenstelling tot koolstofdioxide, andere broeikasgassen zoals methaan en chloorfluorkoolwaterstoffen hebben een veel kortere levensduur. Echter, eerdere studies hebben niet gespecificeerd wat hun langetermijneffecten op de zeespiegelstijging kunnen zijn. Om deze vraag te beantwoorden, Solomon en haar collega's hebben een aantal klimaatscenario's onderzocht met behulp van een Earth Systems Model of Intermediate Complexity, of EMIC, een computationeel efficiënt klimaatmodel dat oceaan- en atmosferische circulatie simuleert om klimaatveranderingen over decennia te projecteren, eeuwen, en millennia.

Met het model, het team berekende zowel de gemiddelde mondiale temperatuur als de zeespiegelstijging, als reactie op de antropogene uitstoot van kooldioxide, methaan, chloorfluorkoolwaterstoffen, en fluorkoolwaterstoffen.

De schattingen van de onderzoekers voor kooldioxide kwamen overeen met de voorspellingen van anderen en toonden aan dat, zelfs als de wereld vanaf 2050 zou stoppen met het uitstoten van kooldioxide, tot 50 procent van het gas zou meer dan 750 jaar daarna in de atmosfeer blijven. Zelfs nadat de uitstoot van kooldioxide is gestopt, de zeespiegelstijging moet blijven toenemen, meten tweemaal het niveau van 2050 schattingen voor 100 jaar, en vier keer die waarde voor nog eens 500 jaar.

De reden, Salomo zegt, is te wijten aan "traagheid van de oceaan":terwijl de wereld opwarmt door broeikasgassen - inclusief kooldioxide - warmt het water op en zet het uit, waardoor de zeespiegel stijgt. Het verwijderen van de extra oceaanwarmte veroorzaakt door zelfs kortlevende gassen, en bijgevolg het verlagen van de zeespiegel, is een uiterst langzaam proces.

"Als de hitte de oceaan in gaat, het gaat dieper en dieper, waardoor u voortdurende thermische uitzetting krijgt, " legt Solomon uit. "Dan moet het terug naar de atmosfeer worden overgebracht en terug de ruimte in worden uitgezonden om af te koelen, en dat is een heel langzaam proces van honderden jaren."

Stijgende getijden

In een bepaald scenario voor klimaatmodellering, het team evalueerde de reactie van de zeespiegel op verschillende scenario's voor methaanemissies, waarin de wereld gas zou blijven uitstoten tegen de huidige snelheden, totdat de uitstoot in drie verschillende jaren volledig stopt:2050, 2100, en 2150.

In alle drie de scenario's methaangas snel geklaard uit de atmosfeer, en de bijbehorende atmosferische opwarming nam in een vergelijkbaar tempo af. Echter, methaan bleef eeuwenlang bijdragen aan de zeespiegelstijging. Bovendien, ze ontdekten dat hoe langer de wereld wacht om de methaanemissies te verminderen, de langere zeeën blijven hoog.

"Verbazingwekkend, een gas met een levensduur van 10 jaar kan zelfs blijvende veranderingen in de zeespiegel veroorzaken, ', zegt Solomon. 'Dus je kunt niet zomaar stoppen met uitstoten en alles terugbrengen naar een pre-industriële staat. Je gaat hier nog heel lang mee leven."

De onderzoekers vonden een zilveren randje in hun analyses:benieuwd of eerdere regelgeving over verontreinigende stoffen een significant effect heeft gehad op de zeespiegelstijging, het team richtte zich op misschien wel de meest succesvolle wereldwijde herstelinspanning tot nu toe:het Montreal Protocol, een internationaal verdrag dat in 1989 door 197 landen is geratificeerd, die de uitstoot van ozonafbrekende verbindingen wereldwijd effectief heeft teruggedrongen.

bemoedigend, vonden de onderzoekers dat het Montreal Protocol, terwijl het is ontworpen om de ozonlaag te beschermen door verontreinigende stoffen zoals chloorfluorkoolwaterstoffen geleidelijk uit te bannen, heeft het ook geholpen de stijgende zeeën in te dammen. Als het Montreal Protocol niet was geratificeerd, en landen waren doorgegaan met het uitstoten van chloorfluorkoolwaterstoffen in de atmosfeer, de onderzoekers ontdekten dat tegen 2050, de wereld zou tot een extra 15 centimeter zeespiegelstijging hebben meegemaakt.

"Een halve voet is behoorlijk belangrijk, " zegt Solomon. "Het is nog een andere geweldige reden waarom het Montreal Protocol een behoorlijk goede zaak is geweest voor de planeet."

In de conclusie van hun paper, de onderzoekers wijzen erop dat van inspanningen om de opwarming van de aarde te beteugelen niet mag worden verwacht dat de volle zee snel zal keren, en dat langetermijneffecten van zeespiegelstijging serieus moeten worden overwogen:"De belangrijkste beleidsconclusie van deze studie is dat de langdurige aard van zeespiegelstijging het belang van eerdere mitigatiemaatregelen vergroot."