De wereldgemiddelde temperatuur bij het aardoppervlak is sinds 1860 met 0,6±0,2 graden toegenomen. Een dergelijke snelle, forse opwarming heeft zich de laatste duizend jaar waarschijnlijk niet eerder voorgedaan. Opmerkelijk is dat drie recente jaren (1995, 1997 en 1998) in ieder geval de warmste jaren waren sinds 1860 en waarschijnlijk de warmste waren in duizend jaar. Door de temperatuurstijging is de bedekking van de aarde met sneeuw en ijs afgenomen. De zeespiegel is in de twintigste eeuw gestegen met 10 tot 20 centimeter, mede door de opwarming van zeewater en het smelten van landijs. De hoeveelheid neerslag op gematigde en hogere breedtegraden is toegenomen, terwijl in de subtropen een afname is gesignaleerd. Voorts blijkt uit satellietwaarnemingen van de vegetatie dat het groeiseizoen eerder begint.

Deze nieuwe meetgegevens versterken het beeld van een warmer wordende wereld. Aangezien het feitelijk verloop van de wereldgemiddelde temperatuur in de laatste duizend jaar nu veel beter in kaart gebracht is dan vijf jaar geleden, kan men met meer vertrouwen vaststellen hoe uitzonderlijk het verloop van de temperatuur in de twintigste eeuw is geweest. Voorts is het begrip van het klimaatsysteem en de manier waarop dat systeem gemodelleerd kan worden met een computer de laatste vijf jaar verbeterd. Dat geldt met name voor de rol van waterdamp in de atmosfeer, de effecten van zee-ijs en het transport van warmte door de oceanen. Tenslotte is men nu beter in staat om de natuurlijke variaties van het klimaat te scheiden van de menselijke invloed. Deze toename van kennis en inzicht rechtvaardigen de krachtige formuleringen van de conclusies, die op 22 januari van dit jaar door het IPCC naar buiten zijn gebracht.

De planeet aarde kent sinds haar geboorte, zo’n vijf miljard jaar geleden, grote en kleine klimaatveranderingen. In feite vormen klimaatschommelingen een normaal onderdeel van het aarde-atmosfeersysteem. Het klimaat is gedefinieerd als het langjarig gemiddelde van meteorologische grootheden zoals temperatuur, neerslag, zonneschijn etc. en de variaties daarin. Het wereldgemiddelde klimaat zegt dus iets over de toestand van onze planeet.

De oorzaken van klimaatveranderingen zijn talrijk: zo is de ligging van continenten in de loop van honderden miljoenen jaren veranderd, maar ook de hoeveelheid zonnestraling die op de aarde valt. Klimaatveranderingen in de afgelopen miljoen jaar, waarin een serie ijstijden onderbroken door warmere perioden (de zogeheten interglacialen) is opgetreden, zijn in belangrijke mate veroorzaakt door periodieke veranderingen in de aardbaan en de stand van de aardas ten opzichte van deze baan. Tijdens de laatste ijstijd, zo’n 18000 jaar geleden, was de wereldgemiddelde temperatuur ongeveer vier graden lager dan nu, terwijl het kooldioxidegehalte circa zestig procent van de huidige waarde bedroeg.

De informatie over de temperatuur en concentratie broeikasgassen ligt opgeslagen in het kilometers dikke ijs van Antarctica. Zo zijn wetenschappers erin geslaagd om tijdreeksen van deze grootheden te reconstrueren van de laatste vier honderdduizend jaar. De meetreeks van het kooldioxidegehalte in de atmosfeer laat zien dat de huidige concentratie van circa 368 ppm (delen CO₂ per miljoen delen lucht) beduidend hoger is dan de pieken tijdens de interglacialen (minder dan 310 ppm).

Ongeveer 12000 jaar geleden, na de laatste ijstijd, bereikte de wereldgemiddelde temperatuur het huidige niveau van 14 à 15ºC. Sindsdien zijn er talrijke kleinere temperatuurschommelingen geweest. Voorbeelden hiervan zijn de warme middeleeuwen en de kleine ijstijd rond 1600, waarin de temperatuur waarschijnlijk zo’n 0,5ºC lager uitviel.

De opwarming in de twintigste eeuw is niet gelijkmatig verlopen. Tussen 1910 en 1945 is de wereldgemiddelde temperatuur toegenomen met 0,14ºC per decennium. In de periode tussen 1945 en 1976 is er nauwelijks sprake van een temperatuurtrend, terwijl in de afgelopen 25 jaar een stijging van maar liefst 0,19ºC per decennium is waargenomen.

De vraag rijst welke factoren verantwoordelijk zijn voor deze opwarmende tendens en temperatuurschommelingen. Uit satellietmetingen van de door het klimaatsysteem gereflecteerde zonnestraling na de uitbarsting van de Pinatubo in juni 1991 bleek duidelijk dat vulkanische activiteit een factor is. Sterke vulkaanuitbarstingen kunnen enorme hoeveelheden stof, bestaande uit een zwavelverbinding, tot grote hoogte in de atmosfeer blazen. Alleen onder invloed van de zwaartekracht dwarrelen deze stofdeeltjes naar beneden. Dit duurt enkele jaren, waarbij horizontale luchtstromingen de stofdeeltjes verspreiden over de hele aarde. Deze zogeheten sulfaataërosolen hebben de eigenschap om zonlicht terug te kaatsen en leiden daarom tot een afkoeling van het aardoppervlak. In de periode 1880 tot 1920 was sprake van verhoogde vulkanische activiteit, terwijl er tussen 1920 en 1960 geen vulkaanuitbarstingen van betekenis zijn geweest, waarmee een deel van de opwarming in de eerste helft van de eeuw verklaard kan worden. De serie vulkaanuitbarstingen sinds 1963 (Mount Agung) heeft in feite een koelende trend teweeggebracht, terwijl de temperatuur fors gestegen is.

Een tweede natuurlijke factor is het optreden van El Niño, dat een manifestatie is van de complexe wisselwerking tussen de oceaan en atmosfeer. Gemiddeld eens in de drie á vier jaar is de zeewatertemperatuur in een aanzienlijk gebied ten westen van Peru abnormaal hoog. De wisselwerking met de atmosfeer zorgt vervolgens voor wereldwijde afwijkingen van bewolking en neerslag en is daarmee van invloed op de mondiaal gemiddelde temperatuur. Bovenop de toch al sterk gestegen temperatuur werd 1998 het warmste jaar van de eeuw dankzij de sterke El Niño.

Voorts is de zon geen constante energiebron. Zo vertoont de zon een duidelijke activiteitencyclus van ongeveer 11 jaar, die zichtbaar is in de waarnemingsreeksen van het aantal zonnevlekken. Ook vertonen zowel het zonnevlekkenmaximum als de lengte van de cyclus variaties. Recent KNMI-onderzoek laat zien dat de zon een temperatuurtoename van circa 0,15ºC in de eerste helft van de 20^e eeuw kan hebben veroorzaakt. De effecten daarna lijken echter marginaal.

Wanneer we de waargenomen wereldgemiddelde temperatuur corrigeren voor de beste schattingen van deze natuurlijke factoren, houden we restsignaal over, dat een markante stijging over de tweede helft van de twintigste eeuw laat zien van circa 0,5ºC. Deze temperatuurstijging lijkt qua vorm en timing sterk op wat klimaatmodellen berekenen aan menselijke invloed. Zo is de CO₂ concentratie in deze periode sterk gestegen van 311 ppm in 1950 tot 368 ppm in 2000. Vóór de industriële revolutie, zo’n twee eeuwen geleden, schommelde de concentratie rond de 280 ppm. Het staat vast dat die toename door de mens veroorzaakt is. Ook de concentraties van andere broeikasgassen zijn toegenomen.Verder komen door menselijke activiteiten ook zwavelhoudende gassen in de atmosfeer terecht. Deze gassen worden gedeeltelijk omgezet in stofdeeltjes, die het versterkte broeikaseffect voor een niet onbelangrijk deel tegenwerken. Hoeveel precies is nog onderwerp van onderzoek.

De afgelopen vijf jaar wijzen veel onderzoeken, op verschillende methodieken en computermodellen gebaseerd, in de richting van een duidelijke menselijke invloed op het klimaat, met name wat de laatste vijftig jaar betreft. Dit versterkt het beeld dat we de komende eeuw te maken zullen krijgen met een klimaatverandering, die gedomineerd wordt door de menselijke invloed - hoofdzakelijk via de uitstoot van broeikasgassen.

Voor het doen van voorspellingen van de ontwikkelingen in de 21^e eeuw is het noodzakelijk een beeld te hebben van de uitstoot van broeikasgassen en stofdeeltjes in de toekomst. Het IPCC heeft daartoe een aantal scenario’s ontwikkeld die ten behoeve van het recente IPCC rapport wetenschappelijk zijn doorgerekend met klimaatmodellen. Het is vrijwel zeker dat ook de komende eeuw de ontwikkeling van de concentratie CO₂ in de atmosfeer zal worden bepaald door de verbranding van fossiele brandstoffen. Naarmate de hoeveelheid CO₂ toeneemt, vermindert het vermogen van oceanen en land om extra CO₂ op te nemen. Aan het eind van de 21^e eeuw wordt een CO₂ concentratie van 1,5 tot 2,6 maal de huidige waarde verwacht. In alle scenario’s neemt de relatieve bijdrage van CO₂ aan het netto-broeikaseffect gedurende de 21^e eeuw toe. De verkoelende werking van stofdeeltjes is substantieel kleiner.

Computersimulaties op basis van bovengenoemde scenario’s laten zien dat die toename in de 21^e eeuw zal leiden tot een toename van de wereldgemiddelde temperatuur met 1,4 tot 5,8 graden en een zeespiegelstijging van 9 tot 88 cm (t.o.v. 1990). Zo'n opwarming zal nog eeuwen doorwerken waardoor uiteindelijk, op een tijdschaal van duizend jaar, een zeespiegelstijging met enkele meters moet worden verwacht. De verwachte toename van de wereldgemiddelde temperatuur in een kort tijdsbestek van een eeuw wordt hiermee vergelijkbaar met de opwarming door natuurlijke processen tussen de laatste ijstijd en nu! Tenzij men er natuurlijk in slaagt om de emissies van broeikasgassen substantieel te verminderen.

Twee reconstructies van de trend in wereldgemiddelde luchttemperatuur nabij het aardoppervlak 1900-1999 t.o.v. het gemiddelde over de periode 1961-1990: 1 Jones (getrokken lijn); 2. Vinnikov en Kaplan (gestippeld).