Emeritus Professor Rik Leemans was professor milieu-systeemanalyse aan Wageningen University and Research (WUR). Hij organiseerde en leidde internationale projecten over klimaateffecten, biodiversiteit en duurzaamheid en droeg bij aan verschillende internationale wetenschap-beleid assessments, zoals het IPCC (klimaat) en IPBES (biodiversiteit). Hij richtte ook het wetenschappelijk tijdschrift ‘Current Opinion in Environmental Sustainability’ op en maakte het tot een internationaal succes. Hij is tegenwoordig ook eervol professor aan TIIAME universiteit in Tasjkent, Uzbekistan.

Hij studeerde ecologie aan de Radboud Universiteit. Voor zijn promotie (Dr.; Uppsala University) modelleerde hij bosstructuur en -dynamiek en paste zijn modellen toe op alle boreale bossen (IIASA, Oostenrijk). Hij leidde de ontwikkeling van het geïntegreerde wereld model, IMAGE-2 (RIVM, Bilthoven). Sindsdien ontwikkelde hij verschillende inter- en transdisciplinaire methoden om duurzaamheidsuitdagingen aan te pakken en heeft publiceerde hij hierover veelvuldig.

De laatste eeuwen is het klimaat sterk veranderd door menselijke ingrepen en invloeden. Eén van grootste verandering is de toename van de kooldioxide (CO2) concentraties in de atmosfeer van 280ppm1 in het midden van de negentiende eeuw tot ruim 425ppm nu. Deze toename is het gevolg van de uitstoot door menselijke activiteiten, zoals het verbruik van fossiele brandstoffen, cementproductie en ontbossing. Klimaatverandering is hierbij één van de belangrijkste directe gevolgen. Het klimaat speelt zich vooral af in de atmosfeer, maar in een dynamische interactie met oceanen, de biosfeer en de cryosfeer (de gletsjers en de ijskappen), die ook veranderen.

CO2 behoort samen met enkele aantal andere gassen (methaan (CH4), Ozone (O3) en lachgas (N2O)) tot de broeikasgassen. Kooldioxide verblijft honderden jaren in de atmosfeer, methaan en lachgas enkele decennia. De toegenomen concentraties van broeikasgassen in de atmosfeer veroorzaakt een temperatuurstijging van ruim een graad. Dit is het door-de-mens-versterkte broeikaseffect.

In 2015 nam het VN-klimaatverdrag het Klimaatakkoord van Parijs aan om het versterkte broeikaseffect te beperken tot ruim onder de 2,0 graden en liefst onder de 1,5 graad. Alle landen hebben dit doel onderschreven en ook hun nationale doelen voor

uitstootvermindering bekend gemaakt. Onlangs is gebleken dat deze nationale doelen onvoldoende zijn.

CO2 is zeer belangrijk voor plantengroei omdat het direct wordt opgenomen door planten en via fotosynthese wordt omgezet in bouwstoffen. Hierdoor nemen planten een kwart van de wereldwijde menselijke uitstoot op. CO2 is hierbij de basis voor de voedselketens op land. Als de CO2 in de atmosfeer toeneemt, dan zullen planten harder gaan groeien. Als er geen andere beperkingen zijn, dan neemt de groei met circa dertig procent toe bij een verdubbeling van de CO2-concentratie. Dit wordt het bemestings-effect genoemd. Welke planten waar groeien wordt bepaald door het lokale klimaat (en bodem). Elk plantendek beïnvloedt het klimaat op een unieke wijze.

De oceanen nemen ook een kwart van de uitstoot op. De CO2 lost op in het zeewater via de carbonaatreactie. Hierbij wordt een zuur wordt gevormd, dat bijdraagt aan een verzuring van de oceanen. Dit is slecht nieuws voor de organismen met schelpen of kalkskeletten, zoals koralen. Het carbonaat-ion is echter ook belangrijk voor het leven in de oceanen. Algen nemen het op uit het zeewater op en gebruiken het in combinatie met zonlicht voor hun fotosynthese waarbij ze suikers en andere voedingstoffen maken. Dit is het begin van de voedselketen in de oceanen. De oceanen hebben een belangrijke rol in het klimaatsysteem. Door oceaanstromingen wordt warmte getransporteerd naar andere gebieden en diepten. Metingen laten duidelijk zien dat ook de oceanen warmer worden. De wereldwijde oceanen nemen 95 procent op van alle extra opwarming.

De opwarming van de atmosfeer heeft directe gevolgen voor land- en zeeijs. Hogere temperaturen versnellen het smelten van dit ijs. Dit vindt overal ter wereld plaats. Ook de grote landijsmassa’s op Groenland en Antarctica zijn gevoelig voor de temperatuurstijgingen. Satellietmetingen laten zien dat Groenland de laatste decennia jaarlijks 270 gigaton ijs verliest. Dit veroorzaakt een extra mondiale zeeniveaustijging.

Het VN-klimaatverdrag stelt dat een gevaarlijke antropogene invloed op het klimaatsysteem moet worden voorkomen. Het klimaatpanel IPCC heeft al in 2001 berekent wat dit betekent. IPCCs ‘Burning Ember’ diagram laat aan de hand van vijf verschillende klimaateffecten (unieke systemen; weersextremen; regionale effecten; mondiale effecten; en kantelpunten) zien bij welke mondiale opwarming weinig risico (wit), toenemende risico’s (geel – oranje) en gevaarlijke risico’s optreden. Toen het figuur voor de eerste keer werd gemaakt in 2001 was er geen overtuigende onderbouwing voor de overgangen tussen de risico’s. Bij een latere update in 2014 waren er veel meer effecten beschreven. Het originele diagram bleek te behoudend: De rode kleur kwam voor alle vijf effecten omlaag in 2014. In de laatste update van 2022 is er zelfs een extra kleur (paars: zeer gevaarlijke risico’s) toegevoegd. Dit diagram is de wetenschappelijk onderbouwing voor de 1,5°C-doelstelling van het Parijs Akkoord.

Om de mondiaal gemiddelde temperatuurstijging ruim onder de twee graden te houden, is het noodzakelijk om de atmosferische concentraties van broeikasgassen te stabiliseren. Hiervoor moet de uitstoot van kooldioxide en de andere broeikasgassen snel worden gereduceerd. IPCC geeft aan dat de cumulatieve uitstoot (i.e. de totale uitstoot sinds 1880) lineair gerelateerd is aan de mondiaal gemiddelde temperatuurstijging. Dit verband kan dus gebruikt worden om het nog voor-de-mens beschikbare koolstofbudget te bepalen om binnen een klimaatdoelstellig te blijven.

De cumulatieve uitstoot tot 2014 is 1750 gigaton kooldioxide. Voor een temperatuurs-stijging van maximaal twee graden mag er in totaal 2900 gigaton worden uitgestoten. De nog beschikbare uitstoot is dus 1150 Gigaton. Dit was in 2014. Sindsdien is elk jaar ruim 40 gigaton uitgestoten; in totaal dus 440. Er is nu dus nog slechts 710 gigaton beschikbaar. Met de huidige uitstoot betekent dit dat er wereldwijd nog achttien jaar op het huidig niveau mag worden uitgestoten en daarna moet de uitstoot nul worden. Deze berekening is behoudend omdat de andere broeikasgassen niet zijn meegenomen. Dezelfde berekening kan worden uitgevoerd voor een opwarming van maximaal 1,5 graden. Hieruit blijkt dat in 2023 het budget al was opgebruikt.

Een uitstoot van netto nul broeikasgas is daarom gedefinieerd om het Klimaatakkoord van Parijs te halen. Dat betekent dat de actuele antropogene uitstoot wordt geneutraliseerd door vastlegging van kooldioxide elders. Dit kan betekenen dat kooldioxide wordt afgevangen bij grote puntbronnen (bijv. energiecentrales en raffinaderijen), en getransporteerd naar lege gasveleden, de zogenoemde afvang en -opslag van kooldioxide (CCS). Soms wordt er nog een gebruikstap aan toegevoegd door synthetische brandstoffen of plastics te maken van de kooldioxide. Kooldioxide kan ook worden vastgelegd in bossen (door vermindering van ontbossing en meer herbebossing).

Hoe dit beschikbare koolstofbudget verdeeld moet worden, wordt niet bepaald door de mondiale koolstoofkringloop, maar door de internationale politici. In deze verdeling kan rekening worden gehouden met landen met de grootste mogelijkheden voor uitstootvermindering, met volgende generaties (kleinkinderen en achterkleinkinderen), landen met hoge of lage per-capita uitstoot of landen die zich nog moeten ontwikkelen. In de laatste VN Klimaatconferenties waren de verregaande uitstoot verminderingen en financiële tegemoetkomingen nog zeer controversieel.

Als dit niet lukt, dan zullen we ons aan de gevolgen moeten aanpassen, maar helaas zijn de aanpassingsmogelijkheden beperkt of te duur, en is er een grote kloof tussen mogelijkheden om de klimaatopwarming te verminderen en de mogelijkheden om aan te passen Aan allerlei effecten. Deze kloof impliceert lijden door de onverwachte effecten van rampen. Dat zulk lijden reëel is, laten de gevolgen van de intense natuurbranden, droogtes, hittegolven en overstromingen van de laatste decennia zien.