211service.com
Rad van Wereldwijd Fortuin
Jarenlang had Ronald Prinn, ScD '71, de ogen van beleidsmakers glazig zien worden toen hij hen alarmerend bewijs presenteerde van door de mens veroorzaakte klimaatverandering. De professor in de atmosferische wetenschappen was dan ook aangenaam verrast toen hij in oktober hoorde dat het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering de Nobelprijs voor de Vrede 2007 zou delen met Al Gore voor het documenteren en bewustmaken van de opwarming van de aarde.
De erkenning van klimaatverandering als een vitaal probleem laat al lang op zich wachten. Maar er wordt eindelijk actie ondernomen, dankzij de vele wetenschappers die jarenlang hebben besteed aan het verzamelen en interpreteren van gegevens - en het publiceren van de betekenis ervan. Die actie omvat een nieuwe poging van leden van het Amerikaanse Congres om wetgeving aan te nemen die gericht is op het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen.
Als directeur van MIT's Center for Global Change Science heeft Prinn een sleutelrol gespeeld bij het onder de aandacht brengen van klimaatverandering. Zijn Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) viert zijn 30e jaar van monitoring van ozonafbrekende verbindingen (inclusief de chloorfluorkoolwaterstoffen die ooit veel werden gebruikt in aerosolen) en broeikasgassen zoals methaan. En een programma dat hij in 1991 oprichtte met Sloan School-professor Henry Jacoby, een econoom, heeft fysische en sociale wetenschappers in een ongewoon nauwe, voortdurende samenwerking met milieuactivisten gebracht om klimaatmodellen te creëren die de menselijke oorzaken en kosten van het broeikaseffect verklaren. Ze proberen ook uit te zoeken wat er moet gebeuren om het te verminderen of te stoppen. Prinn, een vroege pleitbezorger van het opnemen van wetenschap in het openbare beleid, heeft voor het Congres getuigd en heeft als hoofdauteur gediend in het rapport van het Nobelprijswinnende klimaatpanel uit 2007.
Toen hij en Jacoby aan het modelleringsproject begonnen, stonden ze volgens Prinn voor fundamentele vragen: kunnen we het klimaat ooit geloofwaardig voorspellen? En wat was de beste manier om rekening te houden met menselijke activiteit? Sommige collega's vonden het gek om zo'n complexe taak aan te pakken, herinnert Prinn zich. Zelfs hij beschouwde de onderneming als een quichot. Maar voor hem was het een morele plicht. Als je geld krijgt om planeet Aarde te bestuderen, en je kunt helpen bij de besluitvorming, moet je dat doen, benadrukt hij.
Wat ongewoon is aan Ron in relatie tot veel andere wetenschappers, zegt Jacoby, [is dat] hij vanaf het begin begreep dat de wetenschap, om echt nuttig te zijn, geïntegreerd moest worden in het openbare beleid, en hij was bereid om tijd en energie aan dat aspect van het werk besteden. Er zijn veel goede wetenschappers in de wereld. Maar niet veel van hen zijn goed in dat soort samenwerking.
Prinn heeft gezien hoe zijn collega's op het idee van modellering kwamen met input uit vele onderzoeksgebieden, waaronder de sociale wetenschappen. En hij heeft gezien dat het publiek zich zorgen maakt over de opwarming van de aarde die door die modellen wordt voorspeld. Het was interessant om de evolutie te zien, zegt hij.
Toen Prinn eind jaren zestig afstudeerde aan het MIT, bestudeerden slechts een paar wetenschappers in de wereld de chemie van de atmosfeer van de aarde. Het ruimteprogramma stond nog in de kinderschoenen en Prinn behaalde zijn doctoraat in de scheikunde met het onderzoeken van de atmosferen van andere planeten: de samenstelling van de wolken van Jupiter, de fotochemie van Venus. Hij werd benoemd tot assistent-professor in meteorologie aan het MIT rond de tijd dat hij zijn proefschrift verdedigde in 1971.
Wat zijn interesse in de atmosfeer van onze eigen planeet deed verscherpen, zegt hij, was zijn werk in de jaren zeventig waarin hij de milieu-impact van Boeings voorgestelde supersonische vliegtuig modelleerde. Om de geluidssnelheid te overtreffen, zou de Boeing 2707 door de ijle lucht van de ozonlaag zijn gevlogen. Maar de motoren zouden stikstofmonoxide hebben geproduceerd, waarvan chemici wisten dat het ozon vernietigt. Prinn en andere MIT-onderzoekers hebben een computersimulatie opgezet die de risico's demonstreert die een vloot supersonische vliegtuigen zou vormen voor de ozonlaag, die de planeet beschermt tegen de ultraviolette straling van de zon. Plannen om de vloot te bouwen werden uiteindelijk om verschillende redenen geschrapt, maar het werk bleef hem bij. Ik raakte geïnteresseerd in atmosferische chemie op aarde, zegt hij.
In 1974 publiceerden toekomstige Nobelprijswinnaars Sherwood Rowland en Mario Molina (die MIT-professor zou worden) hun baanbrekende werk waarin ze beschrijven hoe de inerte chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's) die op grote schaal worden gebruikt in koelsystemen en spuitbussen de ozonlaag kunnen bereiken, waar ultraviolette straling zou kunnen loskomen. zeer reactieve chloormoleculen die de afbraak van ozon zouden kunnen katalyseren. Op dat moment hadden Rowland en Molina echter geen direct bewijs dat dit gebeurde. Hun werk bezorgde chemici een alarm: er was zo weinig bekend over de chemie van de atmosfeer, en in het bijzonder over de effecten van door de mens gemaakte gassen daarop. Niemand wist wat de levenscyclus van deze gassen zou kunnen zijn - of dat de ozonlaag in feite aan het afbreken was. Zijn CFK's echt in de atmosfeer blijven bestaan en zijn ze in de ozonlaag terechtgekomen? Hoe reageerden natuurlijk voorkomende, zeer reactieve chemicaliën, hydroxylradicalen genaamd, op de door de mens veroorzaakte emissies?
Deze vragen brachten Prinn ertoe om in 1978 een grootschalig project te lanceren om de chemie van de atmosfeer van de aarde te meten en te modelleren. AGAGE bewaakt continu de emissiesnelheid en de persistentie van 45 ozonafbrekende en broeikasgassen, waaronder CFK's, hydroxylradicalen, methaan en lachgas. Het meet ook de wereldwijde niveaus van alle gassen die zijn gereguleerd onder de Kyoto- en Montreal-protocollen (behalve koolstofdioxide, dat wordt gecontroleerd door een Amerikaanse overheidsinstantie). Bevindingen van de detectoren van het project op vijf kustlocaties over de hele wereld tonen de regionale verspreiding van deze gassen en stellen onderzoekers en regeringen in staat om te controleren waar ze vandaan komen en waar ze naartoe gaan. Resultaten worden online geplaatst.
In de jaren zestig was regionale luchtvervuiling het grootste belang bij atmosferische monitoring en wetenschap; wereldwijde monitoring was eigenlijk het terrein van slechts een paar wetenschappers, herinnert Paul Fraser zich, die de onderzoeksgroep met veranderende atmosfeer leidt bij het Australische nationale wetenschapsbureau, de Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization. (Een van die weinigen was Charles Keeling van Caltech, die in 1958 was begonnen met het continu monitoren van het kooldioxidegehalte in de atmosfeer in Mauna Loa, HI.)
De grote bijdrage van Ron was om het idee uit te breiden dat we de aarde wereldwijd moesten bekijken, niet alleen voor CO2 maar voor allemaal de gassen die belangrijk zijn voor klimaatverandering en ozonafbraak, zegt Fraser. Dat was een grote verandering van nadruk in waar de opwindende wetenschap werd gedaan. Zijn werk heeft geleid tot een grote uitbreiding van de inspanningen van onderzoeksbureaus over de hele wereld bij het bestuderen van het mondiale probleem en het onderhouden van regionale vervuilingsstudies.
De chemische industrie stemde ermee in het AGAGE-project voor drie jaar te financieren, zegt Prinn, omdat bedrijven wilden weten hoe ze het milieu aantasten. De bedrijven verstrekten informatie over de productie en verkoop van gassen, en tegen de tijd dat de drie jaar om waren, hadden de wetenschappers het bewijs geleverd dat CFK's inderdaad lange tijd aanwezig waren en het potentieel hadden om ernstige ozonafbraak te veroorzaken. De bevindingen werden dramatisch bevestigd in 1985, toen een gat werd ontdekt in de ozonlaag boven Antarctica. We wisten dat er een snelle toename van deze gassen was en dat mensen een enorme, zo niet exclusieve rol speelden bij de aantasting van de ozonlaag en de uitstoot van broeikasgassen, zegt Prinn. De NASA erkende de waarde van het monitoren van zowel deze langlevende, gevaarlijke chemicaliën als van nature voorkomende gassen in de atmosfeer en nam het over als de primaire financier van het project.
In 1988, het jaar nadat de mijlpaal van Montreal Protocol begon met de geleidelijke afschaffing van CFK's in geïndustrialiseerde landen, werd het klimaatprobleem groot, zegt Prinn. Het werd zo groot dat Prinn geen tijd meer had om buitenaardse chemie verder te bestuderen: de planeten zakten naar één kant en ik begon me te concentreren op het mondiale klimaat. Hij en Thomas Jordan, toen hoofd van de afdeling aarde, atmosferische en planetaire wetenschappen, begonnen in 1990 het Center for Global Change Science om te bestuderen hoe de oceanen, het land en de atmosfeer op elkaar inwerken om het aardse klimaat te bepalen.
Maar het werk van het centrum hield geen rekening met hoe menselijke activiteit bijdroeg aan de klimaatverandering. Dus in 1991, in de hoop het werk van klimaatwetenschappers te combineren met dat van economen en andere sociale wetenschappers, werkte Prinn samen met Jacoby om het Joint Program on the Science and Policy of Global Change te lanceren. In die tijd, [als je] een wetenschapper was, zou je betrokken raken bij beleid je kunnen aantasten, zegt Prinn. Hij vermoedt dat toen hij aan het gezamenlijke programma begon, sommige van mijn collega's dachten dat ik het diepe had afgedwaald.
Het probleem dat ze hadden aangepakt was inderdaad een ingewikkeld probleem. Het belangrijkste project van het programma is een computersimulatie, het MIT Integrated Global Systems Model genaamd, die onder andere de stijging van de mondiale gemiddelde temperatuur in de loop van de tijd kan voorspellen. Het is gebaseerd op informatie over variabelen, waaronder de groei van de wereldeconomie, de groei van de wereldbevolking, technologische veranderingen, de uitstoot van broeikasgassen en geologische, oceanografische en atmosferische dynamiek. De onderzoekers hebben het megamodel gebruikt om de potentiële impact op de temperatuur van de planeet te beoordelen van grote energierekeningen waarover in het Congres wordt gedebatteerd, en om de impact van alternatieve energietechnologieën op het Amerikaanse bruto binnenlands product te bepalen.
Klimaatonderzoek is als een orkest, zegt Prinn. Om geweldige muziek te maken, moet je al deze dingen samen laten spelen. Het kostte vijf jaar repeteren om economische en klimaatmodellen te integreren in een uniform onderzoeksinstrument. We keken naar de hele aarde: klimaat, menselijke gezondheid, landbouw, economieën, zegt hij. We wisten dat de voorspellingen onzeker zouden zijn, dus besloten we de kansen op bepaalde uitkomsten te geven bij bepaalde keuzes.
Omgaan met onzekerheid betekent honderden en honderden runs van het model doen met verschillende aannames, zegt Prinn. Het model maakt bijvoorbeeld aannames over economische factoren zoals productiviteit en innovatie om de industriële uitstoot van broeikasgassen te voorspellen. De onderzoekers bekijken vervolgens de uitkomsten en beoordelen hoe waarschijnlijk - en hoe gevaarlijk - elk kan zijn.
Sinds 1999 hebben Prinn, Jacoby en hun medewerkers veel wetenschappelijke artikelen gepubliceerd op basis van de voorspellingen van het model. En om het publiek en wetgevers te informeren, maakten ze een paar gokwielen om de waarschijnlijkheid van een reeks temperatuurstijgingen in de komende honderd jaar weer te geven. Zoals rechtopstaande versies van het wiel dat wordt gebruikt op Rad van Fortuin , elk is een draaiend cirkeldiagram. Het ene wiel gaat ervan uit dat het beleid niet verandert, en het andere gaat ervan uit dat het Kyoto-protocol – dat oproept om de uitstoot van kooldioxide en vijf andere broeikasgassen te verminderen – tegen 2010 is geïmplementeerd door alle landen die er oorspronkelijk mee instemden. Het veronderstelt ook de goedkeuring van een agressiever beleid dat de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen tegen 2100 tot minder dan het dubbele van het pre-industriële niveau verlaagt. (Zie Aan welk wiel zou je liever draaien? tegenover.)
In openbare toespraken demonstreert Prinn de twee wielen en vraagt hij hoeveel het publiek, als ze $ 100.000 krijgen om te gokken, zou betalen voor een energiebeleid dat hen in staat stelt het beleid met de gunstigste resultaten te laten draaien. Het antwoord, zegt hij, ligt meestal rond de $ 10.000. Het geld is natuurlijk geheel hypothetisch, maar Prinn zegt dat uit zijn informele enquêtes blijkt dat het publiek bereid is op korte termijn geld te investeren om het risico op rampzalige klimaatverandering te verkleinen. En de benodigde investering kan verrassend klein blijken te zijn. Volgens een vorig jaar afgerond Brits onderzoek zou het implementeren van beleid dat klimaatverandering tegengaat slechts 1 procent van het wereldwijde bruto binnenlands product kosten.
Mensen zijn gewend om met onzekerheid om te gaan, zegt Prinn. Ze zijn eraan gewend hun gewoonten te veranderen en ergens voor te betalen, zelfs als ze weten dat de uitkomst die ze willen niet gegarandeerd is. Het is bijvoorbeeld onwaarschijnlijk dat een patiënt die op de hoogte is van een hartaanvalrisico dat 50 procent boven het gemiddelde ligt, weigert te betalen voor cholesterolmedicatie alleen omdat een bepaalde levensverwachting niet kan worden beloofd.
Op dit moment, zegt Prinn, spinnen de computers weg en werken ze fulltime aan een nieuwe reeks berekeningen waarin nieuwe bevindingen zijn verwerkt over onder meer het vermogen van de oceanen om warmte te absorberen. De oceanen vertragen de opwarming, maar niet zoveel als we dachten, zegt hij. Het zou geweldig zijn geweest als de wetenschap had geconcludeerd dat het niet zo'n slechte situatie is, maar dat is de aard van ons onderzoek. We laten de resultaten vallen waar ze kunnen. De MIT-wetenschappers zijn nu de wielen aan het vernieuwen om een meer urgente situatie weer te geven.
Prinn is ervan overtuigd dat de Verenigde Staten niet langer kunnen wachten om de klimaatverandering af te zwakken, en hij koestert slechts voorzichtig optimisme dat het snel genoeg zal handelen. Ik heb een afwachtende houding ten aanzien van wat [beleidswijzigingen] zouden kunnen gebeuren om dit probleem aan te pakken, zegt hij. Energiezekerheid doemt op [groter en groter]. Dit zijn kwesties waar liberalen en conservatieven zich zorgen over maken. Binnen de academische wereld zorgen de studenten voor verandering, zegt hij. Jongeren zijn geen klimaatsceptici.
Aan welk wiel zou je liever draaien?
Wedden hoe heet de planeet zal worden als we de uitstoot van broeikasgassen wel of niet beperken.
Het MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change creëerde een paar draaiende gokwielen om de potentiële impact aan te tonen van beleid dat is ontworpen om de opwarming van de aarde tegen te gaan. Programma-onderzoekers schatten de kans op verwaarloosbare, matige en dramatische wereldwijde gemiddelde temperatuurstijgingen tussen 1990 en 2100 als de oorspronkelijke ondertekenaars van het Kyoto-protocol (inclusief de VS) de bepalingen ervan tegen 2010 of eerder invoeren en een nog strenger beleid voeren om de emissies tot minder te verlagen dan hun pre-industriële niveaus tegen 2100 verdubbelden. Ze berekenden ook de waarschijnlijkheid als er geen beleidsverandering werd aangenomen en maakten cirkeldiagrammen die de waarschijnlijkheid van verschillende mondiale temperatuurstijgingen onder beide scenario's weergeven. (Elk stuk taart vertegenwoordigt een reeks temperatuurstijgingen; de grootte weerspiegelt de waarschijnlijkheid ervan.)
Het wiel zonder dop heeft alleen een strook die een temperatuurstijging van minder dan 1 ºC vertegenwoordigt; als het wiel wordt rondgedraaid, is er slechts een kans van 4,1 procent (1 kans op 24) dat het daar stopt. De kans om op de wig te landen met een toename van meer dan 5 ºC is ongeveer 1 op 26 of 3,8 procent.
In het cap-scenario is een mildere opwarming waarschijnlijker; de twee grootste temperatuurstijgingen van het no-cap-wiel zijn niet inbegrepen. De grootste stijging, groter dan 3 C, vertegenwoordigt een kans van ongeveer 1 op 29, oftewel 3,5 procent. De kans op mildere stijgingen is veel groter: 1 op 6, of 15,8 procent, voor minder dan 1 C en 36 procent voor tussen 1 en 1,5 ºC.
Beide wielen zijn echter toe aan ontnuchterende herzieningen, met het oog op nieuwe bevindingen dat oceanen de opwarming van de aarde niet zo veel vertragen als eerder werd gedacht.
