Global Change All lectures Fie Thijs
1) Climate change: the physical science basis
1. Basisprincipes van het Klimaatsysteem
• Weer vs. Klimaat:
o Weer is de atmosferische toestand op een bepaald tijdstip en plaats, gekenmerkt door
variabelen zoals luchttemperatuur, neerslag, wolken, luchtdruk, windsnelheid en
atmosferische vochtigheid. Het heeft een chaotische component en kan meestal niet langer
dan 10 tot 14 dagen vooruit worden voorspeld.
o Klimaat is de gemiddelde en extreme omstandigheden van de atmosfeer, oceaan, zee-ijs,
enz., over een langere periode (bijvoorbeeld 30 jaar). Het is de statistiek van het weer.
• Klimaatsysteem: Bestaat uit interagerende sferen: lithosfeer (steen), cryosfeer (ijs), atmosfeer
(lucht), hydrosfeer (water) en biosfeer (leven). Deze componenten kunnen elkaar beïnvloeden en
daardoor zelf veranderen.
• Stralingsbalans van de Aarde: Inkomende straling is gelijk aan uitgaande straling. De gemiddelde
wereldwijde oppervlaktetemperatuur (T) wordt bepaald door de inkomende zonnestraling (Q),
planetaire albedo (α, reflectiviteit van de aarde), effectieve emissiviteit van de atmosfeer (ε) en de
Boltzmannconstante (σ).
o Zonder het broeikaseffect zou de temperatuur -18.6 °C zijn. Met het natuurlijke
broeikaseffect is de temperatuur ongeveer +14.8 °C.
o Het broeikaseffect is een natuurlijk proces dat warmte vasthoudt bij het aardoppervlak,
maar menselijke activiteiten versterken dit effect door extra broeikasgassen toe te voegen.
o Waterdamp is het belangrijkste broeikasgas in het natuurlijke broeikaseffect. Het
functioneert echter als een feedbackmechanisme: klimaatopwarming leidt tot meer
waterdamp in de atmosfeer, wat de broeikaswerking versterkt en de opwarming verder
aanjaagt. CO2 is daarentegen een 'forcering' die de atmosfeer warmer maakt, waarna
waterdamp hierop reageert. Een verdubbeling van de CO2-concentratie leidt initieel tot een
temperatuurstijging van +1.2 °C, met feedbacks (zoals waterdamp) tot +2.5 °C.
2Ba Biology 2024-2025 1
,Global Change All lectures Fie Thijs
2. Veranderingen in Menselijke en Natuurlijke Drijfveren van het Klimaat
• Antropogene invloed is de belangrijkste oorzaak van de huidige klimaatverandering. Dit omvat de
verbranding van fossiele brandstoffen, cementproductie en ontbossing.
• Broeikasgassen:
o CO2-concentraties zijn sinds de pre-industriële tijd (1800: 280 ppm) met meer dan 50%
gestegen naar 424 ppm in 2024. Dit zijn de hoogste concentraties in minstens 2 miljoen jaar.
o Deze stijging heeft de natuurlijke koolstofcyclus uit balans gebracht. De stijging van
atmosferisch CO2 gaat gepaard met een daling van atmosferisch O2, wat een direct bewijs
is voor de verbranding van fossiele brandstoffen (C+O2=CO2).
o Methaan (CH4) stijgt door landbouw en afval.
o Lachgas (N2O) stijgt door meststoffen en veeteelt.
• Aerosolen: Deze zwevende deeltjes in de lucht hebben een netto koelend effect op het klimaat
(negatieve stralingsforcering). Ze verstrooien en absorberen kortgolvige en langgolvige straling direct,
en wijzigen de stralingseigenschappen, hoeveelheid en levensduur van wolken indirect. Zonder het
koelende effect van aerosolen (ongeveer -0.4°C) zou de opwarming door broeikasgassen (ongeveer
+1.5°C) nog groter zijn.
3. Waarnemingen van Klimaatveranderingen: Temperatuur
• De gemiddelde wereldwijde oppervlaktetemperatuur is met 1.4°C gestegen in de periode 1880-
2024. De warmste jaren sinds 1880 vallen allemaal in de 21e eeuw, waarbij 2024 het warmste jaar
tot nu toe was, gevolgd door 2023.
• Deze opwarming is ongekend in minstens 2000 jaar en de snelheid van opwarming in de laatste 50
jaar is eveneens ongekend. In de laatste tien jaar was de wereldwijde gemiddelde
oppervlaktetemperatuur waarschijnlijk hoger dan enig gemiddelde van meerdere eeuwen tijdens het
Holoceen (laatste 11.700 jaar).
• België heeft een opwarming van bijna 3°C ervaren sinds het midden van de 19e eeuw, wat meer dan
het dubbele is van het wereldwijde gemiddelde. Dit komt doordat land sneller opwarmt dan water.
4. Attributie van Klimaatverandering
• Het is onmiskenbaar dat menselijke invloed het klimaat heeft opgewarmd.
• De waargenomen opwarming (1850-2019) wordt alleen gereproduceerd in simulaties die menselijke
invloed meenemen. Ongeveer een derde van de opwarming door broeikasgasemissies is
gemaskeerd door het koelende effect van aerosolemisseies.
2Ba Biology 2024-2025 2
, Global Change All lectures Fie Thijs
5. Gevolgen van Klimaatverandering: de Cryosfeer en Zeespiegel
• De cryosfeer (al het bevroren water op aarde) is een "vroegtijdig waarschuwingssysteem".
Veranderingen hier hebben wereldwijde gevolgen, beïnvloeden de stralingsbalans en dragen bij aan
de zeespiegelstijging.
• Seizoensgebonden sneeuwbedekking op het Noordelijk Halfrond is afgenomen (1.1% per
decennium voor april tussen 1922-2018).
• Het Arctisch zee-ijs heeft de laagste niveaus bereikt sinds minstens 1850, zowel voor het jaarlijkse
gemiddelde als voor de late zomerwaarden.
• Berggletsjers trekken wereldwijd terug sinds het einde van de 19e eeuw. Ze zijn cruciaal als
zoetwaterbron in de zomer in droge gebieden. Deze wereldwijde terugtrekking sinds de jaren 1950 is
ongekend in minstens 2000 jaar.
• De Groenlandse en Antarctische ijskappen hebben het grootste potentieel voor zeespiegelstijging
(respectievelijk 7.4 m en 58.3 m zee-equivalent).
o Beide ijskappen verliezen massa met een toenemende snelheid sinds de jaren 90. Dit
komt door een combinatie van toegenomen oppervlaktesmelt (vooral Groenland) en
toegenomen afvoer van marien ijs als gevolg van opwarmend oceaanwater (zowel
Groenland als Antarctica).
o De snelheid van massaverlies van de Antarctische ijskap is in 2010-2019 verdrievoudigd
ten opzichte van 1992-1999.
o De snelheid van massaverlies van de Groenlandse ijskap is in dezelfde periode zelfs
verzesvoudigd.
• De gemiddelde wereldwijde zeespiegel (GMSL) is sinds 1901 met 0.20 m gestegen en de
stijgingssnelheid neemt toe. De huidige snelheid (2006-2018) is ongeveer 3.7 mm per jaar.
o Sinds 1900 is de GMSL sneller gestegen dan in de drie millennia daarvoor.
o Smeltend ijs (gletsjers, Groenlandse en Antarctische ijskappen) is nu verantwoordelijk voor
bijna de helft van de zeespiegelstijging. Overige bijdragen komen van oceaannopwarming
(thermische expansie) en veranderingen in landwateropslag.
2Ba Biology 2024-2025 3
1) Climate change: the physical science basis
1. Basisprincipes van het Klimaatsysteem
• Weer vs. Klimaat:
o Weer is de atmosferische toestand op een bepaald tijdstip en plaats, gekenmerkt door
variabelen zoals luchttemperatuur, neerslag, wolken, luchtdruk, windsnelheid en
atmosferische vochtigheid. Het heeft een chaotische component en kan meestal niet langer
dan 10 tot 14 dagen vooruit worden voorspeld.
o Klimaat is de gemiddelde en extreme omstandigheden van de atmosfeer, oceaan, zee-ijs,
enz., over een langere periode (bijvoorbeeld 30 jaar). Het is de statistiek van het weer.
• Klimaatsysteem: Bestaat uit interagerende sferen: lithosfeer (steen), cryosfeer (ijs), atmosfeer
(lucht), hydrosfeer (water) en biosfeer (leven). Deze componenten kunnen elkaar beïnvloeden en
daardoor zelf veranderen.
• Stralingsbalans van de Aarde: Inkomende straling is gelijk aan uitgaande straling. De gemiddelde
wereldwijde oppervlaktetemperatuur (T) wordt bepaald door de inkomende zonnestraling (Q),
planetaire albedo (α, reflectiviteit van de aarde), effectieve emissiviteit van de atmosfeer (ε) en de
Boltzmannconstante (σ).
o Zonder het broeikaseffect zou de temperatuur -18.6 °C zijn. Met het natuurlijke
broeikaseffect is de temperatuur ongeveer +14.8 °C.
o Het broeikaseffect is een natuurlijk proces dat warmte vasthoudt bij het aardoppervlak,
maar menselijke activiteiten versterken dit effect door extra broeikasgassen toe te voegen.
o Waterdamp is het belangrijkste broeikasgas in het natuurlijke broeikaseffect. Het
functioneert echter als een feedbackmechanisme: klimaatopwarming leidt tot meer
waterdamp in de atmosfeer, wat de broeikaswerking versterkt en de opwarming verder
aanjaagt. CO2 is daarentegen een 'forcering' die de atmosfeer warmer maakt, waarna
waterdamp hierop reageert. Een verdubbeling van de CO2-concentratie leidt initieel tot een
temperatuurstijging van +1.2 °C, met feedbacks (zoals waterdamp) tot +2.5 °C.
2Ba Biology 2024-2025 1
,Global Change All lectures Fie Thijs
2. Veranderingen in Menselijke en Natuurlijke Drijfveren van het Klimaat
• Antropogene invloed is de belangrijkste oorzaak van de huidige klimaatverandering. Dit omvat de
verbranding van fossiele brandstoffen, cementproductie en ontbossing.
• Broeikasgassen:
o CO2-concentraties zijn sinds de pre-industriële tijd (1800: 280 ppm) met meer dan 50%
gestegen naar 424 ppm in 2024. Dit zijn de hoogste concentraties in minstens 2 miljoen jaar.
o Deze stijging heeft de natuurlijke koolstofcyclus uit balans gebracht. De stijging van
atmosferisch CO2 gaat gepaard met een daling van atmosferisch O2, wat een direct bewijs
is voor de verbranding van fossiele brandstoffen (C+O2=CO2).
o Methaan (CH4) stijgt door landbouw en afval.
o Lachgas (N2O) stijgt door meststoffen en veeteelt.
• Aerosolen: Deze zwevende deeltjes in de lucht hebben een netto koelend effect op het klimaat
(negatieve stralingsforcering). Ze verstrooien en absorberen kortgolvige en langgolvige straling direct,
en wijzigen de stralingseigenschappen, hoeveelheid en levensduur van wolken indirect. Zonder het
koelende effect van aerosolen (ongeveer -0.4°C) zou de opwarming door broeikasgassen (ongeveer
+1.5°C) nog groter zijn.
3. Waarnemingen van Klimaatveranderingen: Temperatuur
• De gemiddelde wereldwijde oppervlaktetemperatuur is met 1.4°C gestegen in de periode 1880-
2024. De warmste jaren sinds 1880 vallen allemaal in de 21e eeuw, waarbij 2024 het warmste jaar
tot nu toe was, gevolgd door 2023.
• Deze opwarming is ongekend in minstens 2000 jaar en de snelheid van opwarming in de laatste 50
jaar is eveneens ongekend. In de laatste tien jaar was de wereldwijde gemiddelde
oppervlaktetemperatuur waarschijnlijk hoger dan enig gemiddelde van meerdere eeuwen tijdens het
Holoceen (laatste 11.700 jaar).
• België heeft een opwarming van bijna 3°C ervaren sinds het midden van de 19e eeuw, wat meer dan
het dubbele is van het wereldwijde gemiddelde. Dit komt doordat land sneller opwarmt dan water.
4. Attributie van Klimaatverandering
• Het is onmiskenbaar dat menselijke invloed het klimaat heeft opgewarmd.
• De waargenomen opwarming (1850-2019) wordt alleen gereproduceerd in simulaties die menselijke
invloed meenemen. Ongeveer een derde van de opwarming door broeikasgasemissies is
gemaskeerd door het koelende effect van aerosolemisseies.
2Ba Biology 2024-2025 2
, Global Change All lectures Fie Thijs
5. Gevolgen van Klimaatverandering: de Cryosfeer en Zeespiegel
• De cryosfeer (al het bevroren water op aarde) is een "vroegtijdig waarschuwingssysteem".
Veranderingen hier hebben wereldwijde gevolgen, beïnvloeden de stralingsbalans en dragen bij aan
de zeespiegelstijging.
• Seizoensgebonden sneeuwbedekking op het Noordelijk Halfrond is afgenomen (1.1% per
decennium voor april tussen 1922-2018).
• Het Arctisch zee-ijs heeft de laagste niveaus bereikt sinds minstens 1850, zowel voor het jaarlijkse
gemiddelde als voor de late zomerwaarden.
• Berggletsjers trekken wereldwijd terug sinds het einde van de 19e eeuw. Ze zijn cruciaal als
zoetwaterbron in de zomer in droge gebieden. Deze wereldwijde terugtrekking sinds de jaren 1950 is
ongekend in minstens 2000 jaar.
• De Groenlandse en Antarctische ijskappen hebben het grootste potentieel voor zeespiegelstijging
(respectievelijk 7.4 m en 58.3 m zee-equivalent).
o Beide ijskappen verliezen massa met een toenemende snelheid sinds de jaren 90. Dit
komt door een combinatie van toegenomen oppervlaktesmelt (vooral Groenland) en
toegenomen afvoer van marien ijs als gevolg van opwarmend oceaanwater (zowel
Groenland als Antarctica).
o De snelheid van massaverlies van de Antarctische ijskap is in 2010-2019 verdrievoudigd
ten opzichte van 1992-1999.
o De snelheid van massaverlies van de Groenlandse ijskap is in dezelfde periode zelfs
verzesvoudigd.
• De gemiddelde wereldwijde zeespiegel (GMSL) is sinds 1901 met 0.20 m gestegen en de
stijgingssnelheid neemt toe. De huidige snelheid (2006-2018) is ongeveer 3.7 mm per jaar.
o Sinds 1900 is de GMSL sneller gestegen dan in de drie millennia daarvoor.
o Smeltend ijs (gletsjers, Groenlandse en Antarctische ijskappen) is nu verantwoordelijk voor
bijna de helft van de zeespiegelstijging. Overige bijdragen komen van oceaannopwarming
(thermische expansie) en veranderingen in landwateropslag.
2Ba Biology 2024-2025 3
