Wetenschappers schetsen een model waarin de aarde als knikker een beetje rolt over een landschap van temperatuur-uitersten. Aan één kant van dit landschap is er een richeltje waarachter een diep dal verstopt ligt. Dit dal is zo diep dat de knikker er er in geen jaren meer uit zal rollen. De temperatuur waarvoor de richel symbool staat, heeft akelig veel te maken met de klimaatopwarming die we veroorzaken met onze levensstijl. Hebben we een tipping point bereikt en zitten we aan de grenzen van de draagkracht van de aarde? Wat zeggen de wetenschappers die dit model maakten? En wat zeggen de natuurwetten van de thermodynamica?

Om een idee te vormen over waar we mogelijk naar toe gaan in de komende decennia beschrijft het artikel De toekomst van aarde verschillende toekomstscenario’s. Gebaseerd op een ideeën en overtuigingen van groepen wetenschappers, denkers en deskundigen is een van de scenario’s dat we een tipping point bereikt hebben en het einde der mensheid er aan komt. Hoewel gevoelsmatig aardig onpopulair is dit theoretisch gezien een interessant scenario.

Max 2 graden opwarming van de aarde

Volgens de onderzoekers die hun artikel ‘Trajectories of the Earth System in the Anthropocene‘ publiceerden op PNAS, geeft de geschiedenis van aarde temperatuurgrenzen aan waarbinnen we veilig blijven. Een soort kuiltje waarin de aarde als knikker lekker heen en weer kan blijven rollen zonder problemen. Echter vliegt de knikker uit het kuiltje dan is er een klein stukje waarop die kan balanceren alvorens die in een diep dal dondert. Dit diepe dal zouden we volgens de wetenschappers in het antropoceen tegen komen wanneer de aarde boven de 2 graden opwarmt. Het antropoceen is dan ook het tijdperk waarin het klimaat en de atmosfeer de gevolgen ondervinden van menselijke activiteit

De afbeelding laat zien wat de wetenschappers onderzochten; de waarschijnlijkheid dat een zekere grens bestaat die, wanneer overschreden, de aarde in het diepe dal duwt. De mens heeft de aarde nu tot aan de rechter kant van het model gebracht waar twee opties beschreven staan. Optie A. ‘human emissions’ en ‘biosphere degradation’ en optie B. ‘stewardship’, een vorm van ‘rentmeesterschap’ waarin wij zorgen voor de aarde om achter te laten aan de generaties na ons. Via optie A., de weg van uitstoot en biosfeer degradatie waarop we nu zitten, komen we een ‘planetary treshold’ tegen; een limiet dat wanneer overschreden de mogelijkheid tot stabilisatie van het geheel uitsluit. Boven dit limiet zou de zeespiegel onwijs stijgen en ecosystemen, sociale systemen en economische systemen volledig verstoord worden. Deze grens is berekend op ~2 graden opwarming. Weten we ook weer waar dat getal vandaan komt.

De wetenschappers hebben geen zekerheid dat we deze grens niet zullen bereiken of al bereikt hebben met de reeds toegebrachte schade. Iedere degradatie versterkt namelijk een andere waardoor de opwarming exponentieel toeneemt. Zo zorgt CO2 in de lucht, bodem en water voor verzuring. Door zure bodems, zeeën en atmosfeer sterven dier- en plantsoorten. Met minder planten wordt minder CO2 wordt vastgelegd. Boomwortels, planten en dieren houden niet langer water ‘vast’. Het resultaat: De aarde wordt heter en de zeespiegel stijgt. Dit terwijl andere gebieden langzaam veranderen in woestijnen waar niks verbouwd kan worden. Meer broeikasgassen zorgen voor het vasthouden van de warmte op aarde waardoor al deze processen continu versneld worden.

Complete wanorde op aarde volgens de thermodynamica

Als we íets ‘de wetten van de aarde’ kunnen noemen is dat thermodynamica. Hoewel ingewikkeld, is het interessant om de theorieën, waarop we al jaren vertrouwen, toe te passen op de opwarming van de aarde. De tweede wet van thermodynamica stelt dat de entropie in het universum alleen maar zal toenemen. Entropie is het mogelijk aantal (moleculaire) configuraties. Dit is abstract, maar gelukkig zijn er wetenschappers die dit vertalen naar wat dit in de praktijk kan betekenen. Wetenschappers antwoorden online op vragen rondom entropie en duurzaamheid. Hier wordt uitgelegd dat hitte entropie doet toenemen. We genereren hitte bij álles wat we doen, alleen al het gebruik van onze spieren. De hitte productie is versneld door de manier waarop we leven, energie gebruiken en produceren. De hitte die vrij komt wordt door broeikasgassen terug gestraald als infrarood licht. Met als resultaat een versnelde toename van entropie. Dit betekent heftigere stormen en andere energie gerelateerde rampen. Excessieve entropie toename wordt weerspiegeld in natuurlijke wanorde zoals de opwarming van de aarde, gaten in de ozonlaag, vervuiling etc.

Het artikel ‘Energy and entropy: a thermodynamic approach to sustainability‘ (Willem Norde, Wageningen Universiteit) beschrijft dat thermodynamica de wetenschap is van conversie van energie en materie van het een naar het ander. Toenemende stromen energie en materie in de samenleving in het toenemende proces van industrialisering, leiden tot groeiende afname van beschikbare energie en materie. Ofwel, toename van entropie. Het artikel stelt dat duurzame ontwikkeling alleen bewerkstelligd kan worden door een ‘steady state’ levensstijl te benaderen; een levensstijl waarin we de entropie zo min mogelijk doen laten toenemen. Dit betekent het nagenoeg uitsluiten van stromen van energie en materie en een ‘primitiever’, circulair leven leiden. Hiermee lijkt ook thermodynamica aan te geven dat we van kwaad naar erger gaan in een zichzelf versterkend, exponentieel toenemend tempo.

Kloppen de wetenschappelijke modellen?

Dat er dingen radicaal moeten veranderen, daar zijn wetenschappers wereldwijd het over eens. Maar over de mate van reddeloosheid wordt gediscussieerd. De modellen die klimaatwetenschappers bouwen zijn aan onzekerheden onderhevig. Foodlog schreef hierover dat ‘herberekeningen het denkbaar maken dat de zwarte effecten van onze levensstijl later en heviger optreden dan we nu denken’. PNAS geeft in hun model tevens de route van ‘rentmeesterschap’ weer. Daaruit spreekt toch wat hoop. Ze stellen dat collectieve menselijke actie nodig is om het systeem aarde weg te sturen van het dal achter het smalletje richeltje waarop zij nu balanceert. Deze acties bevatten álles binnen het systeem – biosfeer, klimaat, samenlevingen, CO2 afname en vastlegging in zogenoemende ‘carbon-sinks’, gedragsverandering, nieuwe wetgeving en veranderde sociale normen.

Werk aan de winkel dus. Initiatieven als de Climate cleanup doen al hun best door te werken aan het vastleggen van CO2. Laten we zorgen dat we binnen de grenzen van de draagkracht van de aarde blijven. Zodat de knikker die de aarde voorstelt via het antropoceen het sustainoceen inrolt; ‘een tijdperk van ecologische duurzaamheid, een gesloten economie van recyclebare grondstoffen met beheer van natuurlijke hulpbronnen en behoud van biodiversiteit’. Wellicht blijft de mens dan gewoon bestaan maar moeten we leren leven met de gevolgen van de opwarming. Wat dit zou kunnen betekenen lees je in de volgende post op Goed Begin.