Fast energy transitions can reduce climate tipping risks

Het klimaatsysteem van de aarde bevat bepaalde kritieke componenten, zoals massieve ijskappen, oceaanstromingen en regenwouden, die een plotselinge en onomkeerbare verschuiving kunnen ondergaan als de planeet te warm wordt. Wetenschappers noemen dit "kantelpunten" (tipping elements). Zodra een kantelpunt een specifieke temperatuurdrempel overschrijdt, kan het uit zichzelf beginnen te bezwijken, gedreven door zelfversterkende terugkoppelingsmechanismen die moeilijk te stoppen zijn. Als bijvoorbeeld het Amazone-regenwoud voldoende uitdroogt, zou het in een savanne kunnen veranderen, waarbij enorme hoeveelheden koolstof vrijkomen en neerslagpatronen over continenten worden gewijzigd. Op dezelfde manier zou het smelten van de Groenlandse en West-Antarctische ijskap het zeeniveau met vele meters kunnen doen stijgen, terwijl een vertraging in de Atlantische oceaanstromingen het weerpatronen in Europa en het zuidelijk halfrond drastisch zou kunnen veranderen. Het gevaar is dat deze veranderingen niet slechts eenmalig plaatsvinden; ze kunnen een kettingreactie veroorzaken, waarbij de ineenstorting van het ene systeem een ander systeem over de rand duwt. Hoewel de wereld al aanzienlijk is opgewarmd, waardoor sommige van deze verschuivingen steeds waarschijnlijker worden, blijft de vraag: is er nog een manier om terug te keren van de afgrond, en hoeveel tijd hebben we om te handelen?

Een nieuwe studie door onderzoekers van Zwitserse en Duitse instellingen verkent precies deze mogelijkheid. Zij bouwden een geavanceerde computersimulatie om te testen of de wereld de ergste uitkomsten van klimaatverandering zou kunnen vermijden door over te schakelen op schone energie zo snel als de natuurkunde toelaat. Het team combineerde drie verschillende modellen om een compleet beeld te crekken: één die berekent hoe snel we de infrastructuur voor hernieuwbare energie zouden kunnen opbouwen, één die die energiekeuzes vertaalt naar wereldwijde temperatuurveranderingen, en één die voorspelt hoe de kantelpunten van het klimaat zouden reageren op die temperaturen over duizenden jaren. Hun doel was niet alleen om te zien of we de opwarming konden stoppen, maar ook om te zien of we deze daadwerkelijk konden omkeren, om de wereldtemperaturen terug te brengen naar veiligere niveaus, en om te begrijpen hoe sterk dit het risico op het triggeren van een klimaatcatastrofe zou verlagen.

De onderzoekers concentreerden zich op een scenario waarin de mensheid een onmiddellijke en agressieve transitie weg van fossiele brandstoffen lanceert, met als doel om binnen enkele jaren netto nul emissies te bereiken en vervolgens actief koolstofdioxide uit de atmosfeer te verwijderen om de planeet af te koelen. Ze testten het starten van deze transitie op verschillende momenten, van 2020 tot aan het jaar 2100, om te zien hoe de timing het toekomstige verloop beïnvloedt. In hun meest optimistische scenario, waarbij de overgang begint in 2025 en de wereld terugkeert naar een opwarmingsniveau van slechts 1,0 graad Celsius boven het pre-industriële tijdperk, zijn de resultaten opmerkelijk. Over het komende eeuw daalt de gemiddelde kans op het triggeren van ten minste één van de vier grote kantelpunten drastisch. Onder het huidige beleid, dat een opwarming van bijna 3 graden Celsius voorspelt, is de kans dat ten minste één ineenstorting plaatsvindt binnen de volgende 100 jaar ongeveer 5,8 procent. In contrast hiermee vermindert het snelle transitie-scenario dit kortetermijnrisico tot slechts 0,1 procent.

De voordelen van snel handelen strekken zich veel verder uit dan het komende eeuw. De studie keek naar de lange termijn, waarbij het klimaat over de komende 50.000 jaar werd gesimuleerd om te zien of de kantelpunten uiteindelijk zouden bezwijken, zelfs als de planeet afkoelt. Onder het huidige beleid suggereert de simulatie dat er een kans van 96,6 procent is dat ten minste één van deze kritieke systemen uiteindelijk zal kantelen. Echter, als de wereld in 2025 de snelst mogelijke energietransitie adopteert, daalt dat lange-termijnrisico naar 18,6 procent. De meest significante reducties zijn te zien bij de West-Antarctische ijskap en de Atlantische oceaanstromingen. Voor de West-Antarctische ijskap daalt het risico op uiteindelijke ineenstorting van meer dan 93 procent naar ongeveer 16 procent. Voor de Atlantische stromingen daalt het van bijna 85 procent naar 10 procent. Ook het Amazone-regenwoud en de Groenlandse ijskap zien hun risico's drastisch dalen, hoewel ze in de simulatie iets kwetsbaarder blijven dan de anderen.

Timing is echter alles. De studie onthult dat het uitstellen van de start van deze snelle transitie een enorm verschil maakt. Als de wereld wacht tot 2050 om de snelle transitie te beginnen, stijgt het kortetermijnrisico op een kantelmoment slechts licht, maar de lange-termijnrisico's beginnen merkbaar te klimmen. Als de vertraging zich uitstrekt tot de tweede helft van de eeuw, verslechtert de situatie snel. Bijvoorbeeld: wachten tot 2075 om de transitie te starten, verhoogt het lange-termijnrisico op het triggeren van ten minste één kantelpunt met ongeveer vier procentpunten voor elk decennium van vertraging. Dit komt omdat de planeet bij een latere start langer warm wordt, en sommige kantelpunten, zoals de Amazone en de Atlantische stromingen, relatief snel reageren op hoge temperaturen. De ijskappen doen er langer over om te reageren, dus hun risico is minder gevoelig voor korte vertragingen, maar het totale systeem wordt veel instabieler naarmate we langer wachten.

Zelfs als een kantelmoment niet volledig voorkomen kan worden, koopt het vroeg starten van de transitie de mensheid een enorme hoeveelheid tijd. De onderzoekers vonden dat een snelle transitie die in 2025 begint, de ineenstorting van het Amazone-regenwoud met bijna 12.000 jaar kan uitstellen vergeleken met het volgen van het huidige beleid. De Atlantische oceaanstromingen zouden met bijna 13.000 jaar worden uitgesteld. Deze extra tijd is cruciaal omdat het samenlevingen eeuwenlang de tijd geeft om zich aan de nieuwe omstandigheden aan te passen, veerkracht op te bouwen en potentieel de systemen te stabiliseren voordat ze het punt van geen terugkeer passeren. De studie suggereert dat zelfs als een kantelmoment uiteindelijk plaatsvindt, het verschil tussen het gebeuren in 2329 versus 14.000 jaar later het verschil is tussen een beheersbare uitdaging en een onmiddellijke catastrofe.

Het onderzoek benadrukt ook de grenzen van wat mogelijk is. Om het lange-termijnrisico van kantelen onder een zeer lage drempel van 0,5 procent te houden — vergelijkbaar met de veiligheidsnormen die worden gebruikt in de luchtvaart of kernenergie — zou de wereld de piekopwarming moeten beperken tot 2,0 graden Celsius en de planeet vervolgens terug moet koelen naar 0,8 graden Celsius of lager op de lange termijn. Het louter terugkeren naar 1,5 graad Celsius, een doel dat vaak in de internationale politiek wordt besproken, zou nog steeds een aanzienlijk lange-termijnrisico op kantelen laten bestaan. Het bereiken van de 0,8-graad doelstelling zou enorme hoeveelheden technologie voor koolstofverwijdering vereisen, zoals directe luchtopvang, wat energie-intensief en duur is. De studie merkt op dat als de transitie zelfs maar met enkele jaren wordt uitgesteld, de energie- en financiële middelen die nodig zijn om de planeet terug te trekken naar zulke lage temperaturen drastisch zullen toenemen, wat mogelijk de capaciteit van de huidige technologie en infrastructuur overstijgt.

Uiteindelijk presenteert het artikel een duidelijk, zij het veeleisend, pad vooruit. Het suggereert dat hoewel het venster om alle klimaatrisico's te vermijden is vernauwd, het niet gesloten is. Door over te stappen op schone energie zo snel als fysiek mogelijk en agressief koolstof uit de atmosfeer te verwijderen, kan de mensheid de waarschijnlijkheid van het triggeren van onomkeerbare klimaatverschuivingen drastisch verminderen. De studie belooft niet dat deze kantelpunten voor altijd vermeden kunnen worden, maar het demonstreert dat nu handelen de kans op een ramp kan verlagen van bijna zekerheid naar een beheersbaar niveau, en dat het de wereld duizenden jaren aan tijd kan kopen om zich aan te passen. De keuze, suggereren de onderzoekers, is tussen een toekomst waarin het klimaatsysteem binnen enkele eeuwen instort en een toekomst waarin het millennia lang stabiel blijft, en het verschil ligt volledig in hoe snel de wereld vandaag kan handelen.