Versterking van het broeikaseffect

In de loop van de twintigste eeuw zijn er verscheidene modellen ontworpen die een systematische stijging van de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer beschrijven. Dit wordt het versterkt broeikaseffect genoemd. Eind jaren vijftig begon men systematisch de koolstofdioxideconcentratie in de atmosfeer te meten. Pionier op dit gebied was Charles David Keeling (1928-2005), die als eerste de concentraties met grote nauwkeurigheid en langdurig registreerde. Dit deed hij zowel op de Mauna Loa-vulkaan op Hawaï, als op het Amerikaanse militaire Zuidpool-station. Na twee jaar meten meldde hij dat de kooldioxideconcentratie in de atmosfeer wereldwijd aan het stijgen was. Metingen uit 2005 laten een gemiddelde concentratie van circa 372 ppm (parts per million) CO2 zien. Toen Keeling begon te meten was dit 315 ppm en uit luchtbelletjes opgesloten in de ijskap van Antarctica wordt geconcludeerd dat deze concentratie voor aanvang van de Industriële Revolutie ongeveer 280 ppm was. Het is zeer waarschijnlijk dat deze stijging is te wijten aan menselijke activiteiten; ruwweg 75% door verbranding van fossiele brandstoffen en 25% door massale ontbossing en daaraan verwante erosie.

De gemeten hoeveelheid CO2 in de atmosfeer is sinds de Industriële Revolutie gestegen van ca. 270 naar ca. 370 ppm. Uit ijsboringen is bekend dat de concentratie CO2 in de afgelopen 400.000 jaar niet eerder zo hoog is geweest als nu. De herkomst van deze stoffen is met zekerheid vast te stellen uit metingen van isotopenconcentraties van de koolstof hierin. Koolstof uit fossiele brandstof bevat nauwelijks de isotoop koolstof-14 door de 200 miljoen jaar ondergrondse opslagtijd, die koolstof-14 radioactief laat vervallen. In de atmosfeer wordt gedurig koolstof-14 bijgemaakt. De samenstelling van de toegenomen CO2 in de atmosfeer bevat weinig koolstof-14, wat wijst op herkomst van fossiele brandstof. Ook in de oceanen neemt de concentratie CO2 toe, wat resulteerde in een afname van de zuurgraad pH met 0,1 tot dusver. CO2 vormt in water immers koolzuur H2CO3 en dit is een zuur.