Opwarming van de aarde, of wereldwijde klimaatverandering, is een klimatologisch fenomeen waarbij de temperatuur op aarde stijgt als gevolg van de toename van broeikasgassen in de atmosfeer, zoals koolstofdioxide en methaan. In de afgelopen eeuw is de temperatuur op aarde gestegen en zal deze naar verwachting blijven toenemen met gevolgen voor de toekomst van het klimaat.
Het fenomeen van de opwarming van de aarde werd voor het eerst voorspeld in de jaren zestig. Klimaatwetenschappers, zoals Charles David Keeling, ontdekten dat kooldioxide jaar na jaar overal ter wereld toenam. Ze theoretiseerden dat dit zou leiden tot dramatische temperatuurstijgingen vanwege de warmtevasthoudende eigenschappen van koolstofdioxide.
Directe temperatuurmetingen
De belangrijkste voorspelling van het broeikaseffect is de temperatuurstijging. Dit is bevestigd door directe temperatuurmetingen sinds de jaren zestig. Elk jaar worden duizenden hete temperatuur records verbroken en de drie warmste jaren die worden geregistreerd zijn in het decennium van de jaren 2010, het meest recente decennium op het moment van schrijven.
Smelten van ijs
Vanwege de stijgende temperaturen hebben de meeste gletsjers zich teruggetrokken en de meeste grote ijskappen nemen af en verliezen elk jaar de massa. Dit smelten van landijs heeft bezorgdheid veroorzaakt over de stijgende zeespiegel. Een andere zorg is dat berggletsjers, vooral die in de Himalaya, de meeste zoetwatervoorziening bevatten die de bron is van drinkwater voor veel menselijke samenlevingen.
De oorzaak van het broeikaseffect is de toename van de concentratie van broeikasgassen zoals koolstofdioxide en methaan in de atmosfeer. Directe metingen van broeikasgassen tonen aan dat ze de afgelopen anderhalve eeuw voortdurend zijn toegenomen. Uit eerdere gegevens blijkt dat de huidige toename van koolstofdioxide sinds het midden van de 19e eeuw afwijkt van de norm voor de recente geologische geschiedenis. De belangrijkste bron voor gegevens met betrekking tot de variatie in kooldioxide is de ijskerngegevens.
Ijs kernen
De centrale vlaktes van Groenland hebben zeer regelmatige sneeuwval, waardoor opeenvolgende lagen ijs ontstaan. Naarmate deze lagen jaar na jaar worden opgebouwd, wordt het ijs compacter en raken er luchtbellen vast. Deze luchtbellen zijn geïsoleerd van de moderne atmosfeer, zodat hun samenstelling weerspiegelt wat de samenstelling van de oude atmosfeer was op het moment dat de verdichting en isolatie plaatsvond.
Met behulp van ijskernrecords hebben wetenschappers ontdekt dat koolstofdioxide de afgelopen honderdduizend jaar bepaalde niveaus heeft gehandhaafd. Vanaf de 19e eeuw begon het koolstofdioxidegehalte echter dramatisch te stijgen en van de verwachte niveaus af te wijken. Deze toename houdt rechtstreeks verband met de recente temperatuurstijging. Het is redelijk om te veronderstellen dat er een verband is tussen koolstofdioxide en temperatuur, aangezien koolstofdioxide een broeikasgas is dat warmte van de zon opslorpt, waardoor de temperatuur stijgt.
De oorzaak van de toename van koolstofdioxide-emissies in de afgelopen tweehonderd jaar is gerelateerd aan de industriële revolutie toen fossiele brandstoffen zoals steenkool en olie gebruikt werden om energie te leveren aan steden en machines. Kolen en olie zijn organische materialen die zich vormen wanneer voorheen levende organismen onder warmte en druk worden veranderd. Wanneer steenkool en olie zich vormen, wordt de koolstof die de voormalige levende organismen vormt die nu steenkool en olie zijn, uit de koolstofcyclus verwijderd, zodat deze niet terug in de atmosfeer wordt gebracht. De koolstof is in wezen geïsoleerd en draagt niet langer bij tot het klimaat.
Tijdens de industriële revolutie begonnen mensen echter kolen en olie uit de grond te halen en te gebruiken om hun machines aan te drijven. Tijdens het verbrandingsproces wordt koolstofdioxide geproduceerd, wat leidt tot een netto toename van koolstofdioxide in de atmosfeer en de oceanen. Vanwege fossiele brandstoffen hebben mensen buitensporige hoeveelheden kooldioxide in de atmosfeer vrijgemaakt. Mensen begonnen pas 200 jaar geleden op grote schaal fossiele brandstoffen te gebruiken en het kooldioxidegehalte en de temperatuur zijn de afgelopen 200 jaar alleen maar toegenomen, op een manier die niet de norm is geweest. Dit maakt het waarschijnlijk dat menselijke activiteit heeft geleid tot de toename van kooldioxide-emissies en andere broeikasgasemissies.
Naast het smelten van de ijskappen en de zeespiegelstijging zal het broeikaseffect waarschijnlijk leiden tot extremere weerspatronen, zoals orkanen en overstromingen. In het afgelopen decennium was er een lichte stijging in dit soort evenementen, hoewel het onduidelijk is dat dit direct te wijten is aan het broeikaseffect.
Globaal dimmen is een verschijnsel waarbij de hoeveelheid zonlicht die het aardoppervlak bereikt, afneemt. Dit fenomeen werd voor het eerst ontdekt in de jaren 1950 en is toegeschreven aan vervuiling in de atmosfeer.
Bij het verbranden van fossiele brandstoffen worden aërosolen geproduceerd die zeer reflecterend zijn. Naarmate de concentratie van aerosolen in de atmosfeer toeneemt, zorgt hun reflectiviteit ervoor dat meer zonnestraling van de zon wordt gereflecteerd. Dit vermindert de hoeveelheid zonlicht die het oppervlak bereikt.
Globaal dimmen heeft de hoeveelheid energie die door zonnestraling naar het aardoppervlak wordt gebracht verminderd. Dit kan resulteren in een verminderde watercyclus en minder verdamping, wat kan leiden tot minder regenval. Er zijn zorgen dat dit van invloed kan zijn op de landbouw vanwege de onderbreking van de moessonseizoenen in delen van de wereld die afhankelijk zijn van zomerregens voor het verbouwen van gewassen. Globaal dimmen kan ook van invloed zijn op plantengroei en hernieuwbare energie-inspanningen met behulp van zonne-energie. Sinds de jaren tachtig is er vanwege het milieubeleid om luchtverontreiniging op te ruimen, het aantal dimmers wereldwijd gedaald en sommigen beweren zelfs dat het is gestopt of omgekeerd.
Het broeikaseffect en het wereldwijde dimmen zijn beide gerelateerd aan het verbranden van fossiele brandstoffen en beide kunnen worden voorkomen of verzacht door het veranderen van de manier waarop fossiele brandstoffen worden gebruikt. Ze dreigen ook het klimaat te veranderen op manieren die menselijke samenlevingen aanzienlijk zullen beïnvloeden.
Hoewel er overeenkomsten zijn tussen het broeikaseffect en het wereldwijde dimmen, zijn er ook opmerkelijke verschillen die het volgende omvatten.
Het broeikaseffect is een fenomeen waarbij de wereldwijde atmosferische temperatuur van de aarde toeneemt, wat leidt tot smeltende ijskappen, een hoger zeeniveau en extremer weer. Het wordt voornamelijk veroorzaakt door een toename van de concentratie van antropogene broeikasgassen zoals koolstofdioxide. Globaal dimmen is een fenomeen waarbij steeds minder zonlicht het aardoppervlak heeft bereikt vanwege de toename van de productie van aërosols als bijproduct van de verbranding van fossiele brandstoffen. Zowel het broeikaseffect als het wereldwijde dimmen zijn gerelateerd aan fossiele brandstoffen en beide zullen aanzienlijke gevolgen hebben voor menselijke samenlevingen als ze onverminderd doorgaan. Ondanks deze overeenkomsten verschillen de twee verschijnselen doordat men tot warmere temperaturen leidt, terwijl de andere tot koelere temperaturen moet leiden. Het is mogelijk dat global dimming de opwarming van de aarde mogelijk heeft gecompenseerd, zodat de planeet niet zoveel heeft opgewarmd als anders het geval zou zijn geweest. Een ander belangrijk verschil is dat het wereldwijde dimmen lijkt af te nemen of mogelijk is gestopt terwijl de opwarming van de aarde een aanzienlijke impact blijft hebben op de planeet en op de menselijke beschaving.