Wat stel je je voor als je de uitdrukking 'broeikasgassen' hoort? Als je denkt aan een fabriek die kolen opblaast of een overvolle snelweg vol met stationair draaiende auto's, denk je aan het goede spoor: emissies van deze en andere mensen- aangedreven processen braken jaarlijks tientallen miljarden tonnen koolstofdioxide de lucht in. Maar het blijkt dat CO2 niet het enige spel in de stad is. Het is een van de vele broeikasgassen die warmte in de atmosfeer vasthouden, waardoor de opwarming van de aarde en klimaatverandering worden gestimuleerd. Dit is wat u moet weten over de neven en nichten van CO2 - broeikasgassen die minder luchttijd krijgen, maar niet minder belangrijk zijn voor de atmosfeer van de aarde.
Wetenschappers weten van broeikasgassen sinds Joseph Fourier, een Franse fysicus en wiskundige, theoretiseerde dat de temperatuur van de planeet moet worden gereguleerd door iets dat zowel de zonnestralen absorbeert als een deel van de resulterende warmte terugstuurt naar de aarde. Fourier theoretiseerde dat gassen dat iets moeten zijn, en zijn werk in de jaren 1820 werd al snel voortgezet door andere wetenschappers die vastbesloten waren om uit te zoeken welke gassen warmte van de zon op aarde vasthouden. Uiteindelijk begonnen mensen het werk van die gassen te vergelijken met dat van glas dat een kas bedekt, en stoot de interne warmte terug naar het gebouw dat het uitstraalt en verwarmt zichzelf, zelfs als het buiten koud is.
Na verloop van tijd begonnen wetenschappers een genuanceerder beeld te ontwikkelen van hoe gassen zich vormen en gedragen. Niet alle gassen op aarde zijn broeikasgassen. De hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer is afhankelijk van bronnen (natuurlijke en door de mens veroorzaakte processen die ze produceren) en putten (reacties die de gassen uit de atmosfeer verwijderen). Koolstofdioxide is slechts een deel van die vergelijking, en alleen het tweede meest voorkomende broeikasgas op aarde.
Bovenaan de lijst staat waterdamp, de grootvader van alle broeikasgassen. Waterdamp is overal aanwezig waar meetbare luchtvochtigheid is. Wolken zijn geen waterdamp - waterdamp is onzichtbaar. Maar dat betekent niet dat het niet overvloedig is: ongeveer 80 procent van de totale massa broeikasgas in de atmosfeer is waterdamp.
Waterdamp klinkt behoorlijk niet bedreigend, maar het maakt deel uit van een cyclus die de aarde opwarmt. Hier wordt het verwarrend: waterdamp veroorzaakt geen opwarming van de aarde, maar het verergert het. Terwijl koolstofdioxide en andere emissies groeien, neemt ook waterdamp toe. Meer geconcentreerde waterdamp en hogere verdampingssnelheden betekent meer opwarming van de aarde.
Het fenomeen wordt stratosferische waterdampfeedback genoemd en gaat over Sean Davis, een onderzoeker bij CIRES die werkt bij de National Oceanic and Atmospheric Administration, wiens onderzoek zich richt op het gas. "Het is echt een ingewikkeld probleem, " vertelt hij Smithsonian.com. In 2013 toonden Davis en collega's bewijs van die vicieuze cirkel - en suggereerden dat het aanzienlijk bijdraagt aan de gevoeligheid van het klimaat op aarde. Hoewel satellieten en ruimtegebaseerde radar die neerslag monitoren nu beschikbaar zijn voor onderzoekers, zegt hij, hebben ze nog steeds meer gegevens nodig over hoe waterdamp en koolstofdioxide op elkaar reageren in de atmosfeer van de aarde.
Methaan, het derde meest voorkomende broeikasgas, presenteert een soortgelijk dilemma voor onderzoekers. In de afgelopen jaren hebben ze veel meer geleerd over hoe het gas, dat het tweede meest uitgestoten is in de Verenigde Staten, bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Methaan wordt uitgestoten door alles, van scheten latende koeien tot wetlands en aardgassystemen, en industrie, landbouw en rottend afval zorgen ervoor dat er genoeg in de atmosfeer wordt gespuwd. Maar hoewel het gas de aarde verwarmt met een orde van grootte meer dan CO2 (tot 86 keer zoveel), onderschatten zowel sensoren als waakhonden in de omgeving vaak.
Andere gassen dragen bij aan de klimaatverandering en de opwarming van de aarde - er is stikstofoxide, dat wordt uitgestoten door kunstmest en een van de grootste ozondepleters in de atmosfeer is geworden. Je kent het gas misschien beter in zijn incarnatie in tandartspraktijken en slagroomdispensers, maar er is ook veel stikstof in de atmosfeer. Sinds het begin van het industriële tijdperk in de jaren 1700 zijn de stikstofoxideniveaus gegroeid en zou het atmosferische niveau van het gas tegen 2050 bijna kunnen verdubbelen.
Distikstofoxide is niet alarmerend alleen vanwege zijn opwarmingsvermogen (één molecule vangt zoveel warmte op als 300 CO2-moleculen). Het kan meer dan een eeuw duren voordat een N2O-molecuul wordt afgebroken. In de tussentijd draagt het bij aan het verlies van ozon in de atmosfeer, wat op zijn beurt opwarming op aarde stimuleert. Er zijn nog steeds veel wetenschappers die niets weten over N2O: het ozonafbrekende potentieel lijkt bijvoorbeeld gevoelig voor verschillende omgevingscondities. Het kan decennia duren voordat duidelijk is hoe het gas reageert met andere broeikasgassen en het veranderende klimaat.
Hoewel chloorfluorkoolwaterstoffen of CFK's niet giftig zijn voor mensen en inert zijn in de lagere atmosfeer, zijn de dingen anders zodra ze de stratosfeer bereiken. Daar eten de door de mens gemaakte chemicaliën ozon op, en ze zijn nog steeds aanwezig in de atmosfeer van vandaag ondanks ingrijpende regelgeving gericht op het sluiten van het ozongat.
Net als N2O gaan CFK's lang mee in de bovenste atmosfeer. Ze worden met goede reden afgebouwd: per molecuul hebben CFK's een veel hoger aardopwarmingsvermogen dan koolstofdioxide. CFC-13 (ook bekend als Freon 13), dat sommige industriële diepvriezers koelt, is 16.400 keer zo opwarmend als koolstofdioxide gedurende een periode van 500 jaar. CFK's zijn verboden in de Verenigde Staten, maar er is veel in de atmosfeer gekomen vóór het Montreal Protocol, dat in 1987 werd overeengekomen. Hoewel ze niet langer aanwezig zijn in deodorantblikken en spuitflessen, zitten ze nog steeds boven ozon. (Het zou hypothetisch gunstig zijn voor N2O en CFK's om ozon te "eten" wanneer het zich in de troposfeer bevindt, waar het technisch als een "slecht" broeikasgas wordt beschouwd. Maar zodra ozon de stratosfeer bereikt, beschermt het feitelijk de aarde tegen de brutale zon stralen.)
Het is verleidelijk om te denken dat omdat CO2 zoveel tegenhangers heeft, het niet de moeite waard is om je zorgen over te maken. Maar alleen omdat CO2 niet het enige broeikasgas is, betekent dit niet dat het geen reden tot zorg is. "Veel mensen gebruiken [broeikasgassen] om het belang van kooldioxide te bagatelliseren, " zegt Davis. "Dat is het grootste probleem waar we voor staan." Sommige gassen zijn meer overvloedig, maar geen enkele staat op zichzelf - en met CO2-snelheden die op ongekende niveaus stijgen, is het moeilijk in te schatten hoe ernstig de gevolgen van ongecontroleerde emissies van welke aard dan ook zouden kunnen zijn.
