Antropogeen CO2 – deel 4 – Simulatie van het CO2-gehalte van de atmosfeer.

Inleiding

In dit artikel zal ik me eerst bezighouden met de relevantie van het kooldioxide gehalte in de atmosfeer. Aangetoond zal worden dat er een grote samenhang bestaat tussen het CO2-gehalte van de atmosfeer en de gemiddelde temperatuur van het aardoppervlakte. Dit verband is ook theoretisch verklaarbaar. CO2 is het belangrijkste broeikasgas in de atmosfeer. Als het CO2-gehalte stijgt zal het warmer worden en dat gebeurt dus ook. Verder zal ik een model introduceren dat de toename en het CO2-gehalte in de atmosfeer simuleert. Het zal blijken dat dit model heel eenvoudig is. Het CO2-gehalte aan het eind van het jaar is het CO2-gehalte aan het begin van het jaar plus de antropogene toename. CO2-toename is CO2-emissie minus de CO2-uitval. CO2-uitval kun je op 2 manieren definiëren. Namelijk als fractie van de CO2 emissie (FE-variant) en als fractie van antropogeen CO2, dat is het CO2-gehalte boven het pre-industrieel niveau van 275 ppm (FA-variant). Beide varianten zijn statistisch gezien even goed. Op grond van de statistiek is er geen voorkeur voor de een voor de ander. De voorkeur kan uiteindelijk alleen op grond van de theorie over CO2 uitval worden bepaald.  De kwaliteit van het model blijkt heel hoog te zijn en is dus prima te gebruiken voor het schrijven van scenario’s over hoe de ontwikkeling van het CO2-gehalte er in de toekomst uit kan zien. Er zal gekeken worden naar de rol van el Nino en la Nina. Er zullen een aantal scenario’s worden voorgesteld. Het daadwerkelijk uitwerken van de scenario’s vindt in een volgend artikel plaats.

 

Relevantie van het onderzoek

De relevantie van deze reeks artikelen over antropogeen CO2 ligt daarin dat het broeikaseffect bestaat. Dit blijkt uit de vorige reeks artikelen over het broeikaseffect. Het broeikaseffect is weliswaar slechts aanvullend en netto niet zo heel erg sterk maar het bestaat. Ook blijkt dat CO2 het belangrijkste broeikasgas is. Dit hoeft niet te verbazen, immers bij verbranding van koolstof vervang je 1 molecuul zuurstof door 1 molecuul kooldioxide. Zuurstof heeft slechts 6015 absorptielijnen in het LWR-gebied waarin de Aarde haar energie uitstraalt terwijl kooldioxide maar liefst 325132 absorptielijnen heeft. Er wordt dus meer  energie uit het LWR-gebied geabsorbeerd. Deze energie moet ergens blijven en iets doen. Het blijft in de troposfeer en draagt bij aan de opwarming van de Aarde. Dit is niet alleen theorie, het wordt ook waargenomen. Zie figuur 1 dat de samenhang weergeeft tussen het CO2-gehalte van de atmosfeer en de temperatuurafwijking ten opzichte van de basisperiode 1961-90.

Knipsel-co2-hadcrot

Figuur 1 Samenhang tussen CO2-gehalte en temperatuur anomalie

Een R2 van 0,86 is heel hoog. De samenhang is duidelijk en in combinatie met de theorie is het heel aannemelijk dat een toename van kooldioxide bijdraagt aan de opwarming van de Aarde. Vandaar de relevantie. Een vraag die in de klimatologie steeds opduikt is deze; Hoeveel opwarming krijg je als het CO2-gehalte verdubbeld van het pre-industrieel niveau van 275 ppm naar een eventueel  toekomstig niveau van 550 ppm. Uit de vergelijking kun je opmaken dat bij een CO2-gehalte van 275 ppm een temperatuurafwijking van -0,53 °C optreedt, bij een CO2-gehalte van 550 ppm krijg je een temperatuurafwijking van 2,02 °C zodat de totale opwarming die je op grond van een verdubbeling van het CO2-gehalte kunt verwachten 2,55 °C is. Natuurlijk is hier wel sprake van extrapolatie. De vastgestelde opwarming is inclusief positieve en negatieve terugkoppelingen die immers nu al optreden. Deze uitkomst komt overeen met een hele reeks van onderzoeken die zich met de zelfde vraag hebben bezig gehouden.

proistosescu-fig-3b

Figuur 2 Klimaatgevoeligheid bij verdubbeling van het CO2-gehalte

Deze opwarming is flink hoger dan in het Verdrag van Parijs is afgesproken of door de meeste deskundigen als wenselijk wordt gezien namelijk slechts 1,5 °C. De opwarming is tegenwoordig al 1,25 °C ten opzichte van het begin van de industriële revolutie. Dus zo heel veel ruimte is er niet meer. Het wordt tijd om er wat aan te doen voor het te laat is. Overigens moet men bij het extrapoleren altijd voorzichtig zijn. Als men te ver gaat gebeuren er rare dingen. Als ik in de vergelijking door extrapoleer tot een CO2-gehalte van 0 ppm, zou de gemiddelde temperatuur van het oppervlakte van de Aarde slechts 3 °C lager zijn. En dat is wel heel erg weinig.

 

Noodzaak voor een model

Het gaat er om een eenvoudig en begrijpelijk wetenschappelijk model te maken.  Een wetenschappelijk model gebruik je om meer inzicht te krijgen in een bepaald fenomeen. In dit geval is dit het CO2-gehalte van de atmosfeer. Het gaat om vragen als stijgt het CO2-gehalte, is de stijging antropogeen, hoe snel stijgt het, wat zijn de oorzaken en wat zijn de gevolgen, hoeveel stijgt de temperatuur en hoe kun je het modelleren. Je hebt het model ook nodig om de scenario’s te schrijven. Het is de bedoeling dat het model eenvoudiger is dan de vaak complexe werkelijkheid en inzicht verleent in de processen die een rol spelen in het geheel. Het model moet een goede weergave zijn van de werkelijkheid en het moet stabiel zijn.

 

Beschrijving van het model

Het model dat ik gebruik is een simpel input-output model. Ik maak gebruik van jaarcijfers over de periode 1960 tot en met 2016. De reden is dat de cijfers over de CO2 emissies jaarcijfers waren over deze periode. Dus ben ik daar mee door gegaan. Een andere reden is dat ik op deze manier verlost ben van het seizoenspatroon in zowel het CO2-gehalte als wel de gemiddelde temperatuur van het aardoppervlak. Dat geeft alleen maar extra ruis op het signaal. Het gaat er om het CO2-gehalte van de atmosfeer te simuleren. Het CO2-gehalte is het gehalte aan het begin van het jaar plus de jaarlijkse toename van antropogeen CO2. De jaarlijkse toename van antropogeen CO2 is gelijk aan de jaarlijkse emissie van CO2 minus de uitval. Voor de CO2-emissie gebruik ik de regressielijn zoals die in figuur 2 staat weergeven. Voor de CO2-uitval heb ik 2 varianten uitgeprobeerd. Het ene  is CO2-uitval als fractie van de emissie (de FE-variant). Dit is gangbaar en komt voort uit het begrip airborn-fraction. Dat is de fractie van de jaarlijkse emissie die in de atmosfeer blijft hangen. De andere variant van CO2-uitval gaat uit van een fractie van het aanwezig antropogeen CO2, dat is de hoeveelheid CO2 boven het pre-industrieel gehalte van 275 ppm (de FA-variant). Deze heb ik zelf bedacht. In de volgende paragraaf zullen we bekijken in hoeverre het model en de 2 varianten van de CO2-uitval voldoen.

Knipsel

Figuur 2 De jaarlijkse CO2 toename is CO2-emissie minus CO2 uitval

 

De kwaliteit van het model

De kwaliteit van het model is heel hoog. Dit kan men afleiden uit de correlatie coëfficiënten (de R2 ) van de beide varianten van CO2-uitval. Deze zijn zo hoog dat je geen beter model kunt wensen. Voor de FE-variant geldt dat het gemiddelde over de onderzochte periode 0,540 bedraagt en de standaardafwijking gelijk is aan 0,145. De gemiddelde waarde voor de CO2-emissie is 3,427 ppm tendens stijgend. Voor de FA-variant geldt dat de gemiddelde waarde gelijk is aan 0,024 en de standaardafwijking gelijk is aan 0,007. De gemiddelde waarde voor antropogeen CO2 is 77.328 ppm tendens stijgend. De R2 van de FE-variant ten opzichte van het echte CO2-gehalte van de atmosfeer is gelijk aan 0,999. Die van de FA-variant is even hoog namelijk ook 0,999. Dit is erg hoog en wordt in het artikel over correlatie coëfficiënten zelfs suspect genoemd. Het lijkt te mooi om waar te zijn. Statistisch gezien voldoen beide varianten even goed. Zie figuur 3. Maar de voorkeur voor de ene variant boven de andere hoort niet primair af te hangen van de statistiek. Het hoort ook en misschien wel vooral af te hangen van de theorie over CO2-uitval. In de volgende paragraaf zullen we de beide varianten nader onder de loep nemen en zien of er een voorkeur bestaat voor de een boven de ander.

model-Knipsel

Figuur 3 CO2-gehalte Keeling curve versus model FE en FA variant

In figuur 3 zijn weer gegeven het CO2-gehalte zoals gemeten en de 95% betrouwbaarheidsmarges voor beide varianten. Dit is een statistisch begrip dat aangeeft dat de kans dat de werkelijke waarde tussen de bovengrens en de ondergrens van het interval zal liggen 95 % zal zijn. Voor de onderzochte periode lijkt dit niet echt nodig, de werkelijke waarden van het CO2-gehalte zijn immers bekend maar voor de scenario’s zijn de intervallen wel nodig. We weten immers niet wat de toekomstige waarden van het CO2-gehalte zullen zijn. Alles wat we kunnen zeggen is dat er een kans is van 95 % dat de waarde voor een bepaald jaar in het interval zal liggen. Voor de onderzochte periode zien we geen enkel verschil of we nu de FE-variant gebruiken of de FA-variant van CO2-uitval. Beiden voldoen even goed. Er is geen voorkeur op grond van statistiek voor het een of de ander. De grenzen van de intervallen zijn afgeleid uit het gemiddelde en de standaardafwijking van de FE respectievelijk de FA-variant van CO2-uitval. De 95 % bovengrens verkrijg je door het gemiddelde te nemen plus de standaardafwijking en de benedengrens door het gemiddelde minus de standaardafwijking te nemen. Via CO2-uitval kom je op de grenzen van het interval van de CO2-toename en via de CO2-toename op de grenzen van het interval van het CO2-gehalte. In de volgende paragraaf zullen we nader ingaan op de beide varianten.

 

Wat is beter de FE of de Fa variant

Er zijn 3 criteria waarop je de 2 varianten kun beoordelen. Op de eerste plaats de theorie over CO2-uitval. Dan volgt de statistiek en als laatste de stabiliteit van de fracties over de onderzochte periode.

Maar eerst een korte beschrijving van de grafieken. Dat maakt het iets makkelijker om ze te begrijpen. Ook in de grafieken van CO2-toename zien we weer gegeven de CO2-emissie voorgesteld als een regressielijn, de werkelijk toename van CO2 en de 95 % betrouwbaarheidsmarges van de CO2-uitval en hier uit afgeleid de grenzen voor de CO2-toename. Ook zijn de R2 voor de samenhang tussen de modelschattingen en de werkelijke waarden voor respectievelijk het CO2-gehalte en de CO2-toename. De eerste waarde is voor beide varianten heel hoog en de tweede waarde is voor beide varianten heel laag. Dit laatste is geen tekortkoming van het model maar zien we ook terug als we kijken naar de samenhang van de echte CO2-emissies en het CO2-gehalte en de CO2-toename. In het eerste geval een heel hoge samenhang en in het tweede geval een heel lage samenhang. Men neemt aan dat de lage samenhang met de CO2-toename veroorzaakt wordt door het verschijnsel van El Nino’s en La Nina’s en een krachtige vulkaanuitbarsting. In een latere paragraaf zullen wij deze aanname toetsen.

fe-Knipsel.JPG

Figuur 4 De FE variant van CO2 uitval

In het figuur van de FE-variant zijn alleen rechte lijnen. Dat is logisch. Als je de CO2-emissies weergeeft met een rechte lijn en als je CO2-uitval definieert als een fractie van de emissies dan kan de CO2-toename ook alleen maar een echte lijn zijn. Deze variant van het model geeft de werkelijkheid heel goed weer. Het is de gangbare manier om tegen de ontwikkeling van antropogeen CO2 aan te kijken. Het is afgeleid van het begrip airborn-fraction. Dat is de fractie van de CO2-emissie die in de atmosfeer blijft hangen. De rest valt weer uit de atmosfeer.

fa-Knipsel

Figuur 5 De FA variant van CO2 uitval

In het figuur van de FA-variant is de uitval geen rechte lijn. FA staat voor CO2-uitval als fractie van het antropogeen CO2. Dat is het CO2-gehalte boven het pre-industrieel gehalte van 275 ppm. Omdat het antropogeen CO2 exponentieel toeneemt zal de CO2-uitval in deze variant ook exponentieel toenemen. Dat houdt in dat de CO2-toename op den duur zal afvlakken dar wil zeggen minder snel zal toenemen dan in de FE-variant. Ook deze variant van het model geeft de werkelijkheid goed weer. Deze variant heb ik zelf bedacht. Voor de onderzochte periode maakt het geen verschil of je de ene variant probeert of de andere. Maar in de scenario’s kan het misschien wel een verschil uitmaken. Het is afwachten of er werkelijk een verschil zal zijn.

Voor beide varianten blijkt dat de fracties van hetzij de CO2-emissie hetzij het antropogeen CO2 niet stabiel zijn. Ze nemen langzaam maar zeker toe over de onderzochte periode. Dit houdt in dat de airborn-fraction iets is afgenomen over de onderzochte periode. Ik heb deze wijziging aangepast in het model. Dit is nodig omdat het model anders over de tijd steeds verder gaat afwijken van de werkelijkheid en dat is uiteraard niet de bedoeling. Met de toegepaste correcties zou dit probleem opgelost moeten zijn.

Bij het beoordelen welke variant beter is dient men eerst uit te gaan van de theorie. In dit geval de theorie van CO2-uitval. CO2 wordt uit de atmosfeer verwijderd door 2 processen. Het ene proces is fotosynthese. Planten zijn dol op kooldioxide. Hoe meer hoe beter. Dit is waarom in kassen het CO2-gehalte kunstmatig wordt verhoogt. Dan stijgt de productie van het gewas. Men mag aan nemen dat in de natuur de planten niet anders reageren en dat er meer fotosynthese zal optreden. Dit proces kan geen onderscheid maken tussen gewone CO2 en antropogeen CO2 en beslist geen onderscheid kan maken tussen antropogeen CO2 van dit jaar en dat van de voorafgaande jaren. Het kan zelfs geen verschil zien tussen gewoon CO2 en CO2 waarvan het koolstofatoom in een vorig leven stikstof is geweest (koolstof-14). Voor dit proces heeft de FA-variant beslist de voorkeur boven de FE-variant. Er is aanwijzing dat de fotosynthese is toegenomen. Hierdoor is er meer vegetarische biomassa, hierdoor is er meer eten voor planteneters, dit levert weer meer voedsel op voor vleeseters en betekent ook dat er meer biomassa is dat afgebroken moet worden door schimmels en bacteriën. Een toename van het CO2-gehalte leidt tot een toename van biomassa. Hierdoor verdwijnt een deel van het antropogeen CO2 uit de atmosfeer. Het ander proces ontstaat doordat CO2 oplost in waterdruppels in de atmosfeer en er gewoon uitgeregend wordt. De meeste regen valt in de oceaan. Ook dit proces maakt geen onderscheid. Dus ook hier de voorkeur voor de FA-variant van CO2-uitval. De enige manier waarop de FE-variant voorstelbaar is, dat wil zeggen dat de CO2-uitval een fractie is van de emissie, is aannemen dat bij de emissie iets misgaat. Dit zou kunnen. Bij de verbranding van koolwaterstof zoals methaan ontstaat niet alleen kooldioxide maar ook waterdamp. Een deel van de waterdamp condenseert tot stoom zoals goed te zien is als het uit de schoorsteen ontsnapt. Kooldioxide zal deels oplossen in de waterdruppels van het stoom en zo uit de atmosfeer verdwijnen. Dit is de enige manier waarop ik me de FE-variant van CO2-uitval kan voorstellen. Op grond van de theorie gaat de voorkeur dan ook uit voor de FA-variant van CO2-uitval. Maar over de onderzochte periode blijkt er geen enkel statistisch verschil te zijn tussen beide varianten. Beide varianten voldoen even goed. Voor het schrijven van de scenario’s zal ik dan ook beide varianten gebruiken. Misschien dat er dan wel een verschil optreedt.

 

De rol van El Niño en La Niña

Uit het onderzoek blijkt dat de samenhangen van de CO2-emissies en de beide varianten heel hoog zijn met het CO2-gehalte van de atmosfeer. Dat is prima want dit hebben we nodig willen we met een zekere betrouwbaarheid een uitspraak doen over de kwaliteit va het model. Het model is wat dit betreft goed en kan voor beide varianten gebruikt worden om scenario’s te schrijven over de ontwikkeling van het toekomstig CO2-gehalte. Wat echter ook opvalt is dat de samenhangen zowel voor de CO2-emissies als die voor de beide varianten met de jaarlijkse CO2-toename zwak zijn. Dit zou samenhangen met het optreden van El Nino’s en La Nina’s en het optreden van krachtige vulkaanuitbarstingen. In deze paragraaf gaan we kijken of dit inderdaad zo is. Worden de samenhangen met de CO2-toename hoger als je bijvoorbeeld de jaren met een (zeer) sterke El Nino en een sterke La Nina en de krachtigste vulkaanuitbarsting tijdens de periode 1960-2016 namelijk die van de Pinatubo buiten beschouwing laat. Het antwoord is dat dit een groot verschil uitmaakt. Onderstaande tabel maakt dit duidelijk. De getallen zijn R2 voor de respectievelijke samenhang.

 

Tabel 1 Samenhang tussen CO2-emisie en de beide varianten met CO2-toename en CO2-gehalte uitgedrukt in R

CO2-toename      CO2-gehalte   CO2-toename

gecorrigeerd

CO2-emisie        0,530                  0,972               0,653

FE-variant          0,524                  0,999               0,644

FA-variant          0,495                  0,999               0,646

De samenhangen zijn van zwak gestegen tot ruim voldoende. De genoemde verschijnselen zorgen inderdaad voor veel ruis op het signaal zoals in de literatuur ook wordt aan genomen.

 

De scenario’s

Voordat we met de scenario’s beginnen wil ik graag een paar opmerkingen vooraf doen. De CO2-emissies zijn geen doel op zich. Ze zijn een onbedoeld nevenproduct van energieopwekking met behulp van (fossiele) brandstof. Energie is ook geen doel op zich. Het is slechts een middel voor van alles en nog wat. Het wordt gebruikt voor verwarming en verlichting en tal van handige apparaten in onze huishouding die we vandaag de dag als onmisbaar beschouwen. We kunnen ons niet voorstellen hoe mensen het zonder al die handige en aangename apparaten zouden moeten doen. Maar de meeste energie wordt gebruikt in de industrie, landbouw, vervoer en transport en voor stroomopwekking. Verder moeten we vaststellen dat zolang economische groei vanzelfsprekend is, ook de vraag naar energie zal blijven toe nemen. Natuurlijk is energie niet gratis. Het kost geld dus proberen we er niet meer van te verbruiken als nodig is. Ook zullen we, zeker als we denken er geld mee te kunnen besparen, proberen om zuiniger met energie om te gaan. Maar we kunnen niet zonder energie. Hoe de energie zal worden opgewekt zou ons weinig tot niets mogen kunnen schelen. Als er maar genoeg van is en wel op de tijden dat we het nodig hebben. Energie is een vragersmarkt. Er zijn in principe 3 manieren om energie op te wekken. Een is met behulp van fossiele brandstoffen als aardgas, steenkool en aardolie of beter gezegd aardolieproducten als kerosine, benzine, diesel en stookolie. Dit vereist enorme investeringen in exploratie en exploitatie maar ook in transport en verwerking en distributie. Een andere manier is met behulp van hernieuwbare energie als windenergie, zonne-energie, getijdenenergie, aardwarmte en biomassa. Ook dit vereist enorme investeringen. En dan rest als derde optie kernenergie en de belofte van kernfusie. Maar hier is veel verzet tegen. Er is een duidelijke trend om uit de kernenergie te stappen. Omdat de vraag naar energie zal blijven groeien zijn de eerste 2 groeimarkten waar investeerders graag hun geld in kwijt willen. Beiden zijn markten hoewel er een zeker vooroordeel bestaat tegen hernieuwbare energie. Er zijn nog steeds te veel mensen die deze sector net als onderwijs en gezondheidszorg slechts als een onkostenpost zien maar we zo min mogelijk aan uit moeten geven. Beide sectoren worden niet gelijkwaardig behandeld. Dat is jammer maar het is een mentale knop die om moet. Beide sectoren zijn markten met vraag en aanbod, werkgelegenheid en winsten, investeringen en heel veel overheidsbemoeienis en wat betreft fossiele energie ook heel veel inkomsten voor de overheid. Overheden zijn dan ook voor de onvermijdelijke energieomslag van fossiele energie naar hernieuwbare energie eerder het probleem dan dat ze de oplossing zijn. Voor zover de opmerkingen vooraf.

Dan nu de scenario’s. Een scenario is een verhaal over een toekomstige ontwikkeling waar je een of meer inputvariabelen kunstmatig stuurt en vervolgens gaat kijken wat de outputs gaan doen. Het is dus geen voorspelling van de toekomst want dat kunnen wetenschappers net zo min als helderzienden. De input van het model en dus ook van het scenario is de CO2-emissie. De output is het CO2-gehalte van de atmosfeer. Ik wil me in eerste instantie beperken tot 2 scenario’s die ik als extremen beschouw. Het eerste scenario’s is er één waarbij de vraag naar energie volledig wordt opgevangen door fossiel energie. We gaan in dit scenario uit van een constante groeivoet. De CO2-emissies zullen dan als een rechte lijn worden door getrokken. Beide varianten van CO2-uitval neem ik mee en we zullen zien of het verschil maakt of je de ene variant neemt of de ander. Over de onderzochte periode heb ik geen verschil kunnen vinden. Het ander extreem is het scenario waar de toenemende vraag naar energie volledig wordt op gevangen door hernieuwbare energie. De CO2-emissie blijven dan constant op het huidige hoge niveau. Ook hier neem ik beide varianten van CO2-uitval mee. Ook in dit scenario weet ik niet of het zo veel verschil uit maakt. Dat moet nog blijken. Beide scenario’s zie ik als extremen. De werkelijke ontwikkeling zal ergens tussen beide scenario’s in bevinden. Ik geloof niet dat het op korte termijn, dat wil zeggen tot 2050 werkelijk mogelijk is om reducties in de CO2-emissies tot stand te brengen. Er zit nu eenmaal veel tijd in het maken van plannen en deze daadwerkelijk uit te voeren. Verder geldt dat veel investeringen vast zijn en dus alleen terug verdient kunnen worden door de productie door te laten gaan. Ook als we besluiten om massaal over te stappen op hernieuwbare energie zal dit alleen invloed hebben op toekomstige bronnen om energie op te wekken. De huidige bronnen zullen we eerst terug willen verdienen. Een scenario van CO2-reducties zal ik dan ook niet gaan schrijven. Het schrijven van de scenario’s zal plaatsvinden in het volgende deel van deze serie over antropogeen kooldioxide.

 

Conclusie

De samenhang tussen het CO2-gehalte van de atmosfeer en de temperatuur is heel hoog. Dit volgt uit de theorie en wordt door het onderzoek bevestigd. Een verdubbeling van het CO2-gehalte leidt tot een temperatuurstijging van ca. 2,5 °C. Dit is hoger dan in het Verdrag van Parijs is afgesproken en door deskundigen als wenselijk wordt beschouwd.

Het model is nodig om een goed begrip en inzicht te verkrijgen over de ontwikkeling van het CO2-gehalte. Met het model is het mogelijk om de scenario’s te schrijven van mogelijk toekomstige CO2-gehalte van de atmosfeer.

Het model is een simpel input-output model. Uitgangspunt is dat het CO2-gehalte aan het einde van het jaar gelijk is aan de stand van het begin van het jaar plus de CO2-toename. De CO2-toename is gelijk aan de CO2-emissie minus de CO2-uitval. CO2-uitval kent 2 varianten. Uitval als fractie van de emissie, de FE-variant en uitval als fractie van het antropogeen CO2, dat is het gehalte boven 275 ppm. Dit is de FA-variant. Het moet nog blijken of dit veel verschil maakt.

De kwaliteit van het model is heel hoog. De samenhang tussen het CO2-gehalte en de beide varianten heeft een correlatie coëfficiënt (R2) van 0,999. Beter dan dit kunt je het niet krijgen. De samenhang met de jaarlijkse CO2-toename is zwak. De R2 zijn niet hoger dan ca. 0,5. Dit is geen tekortkoming van het model. In werkelijkheid is de samenhang tussen CO2-emissies en CO2-toename ook heel zwak met een R2 van 0,5. Dit komt mede door de ruis die veroorzaakt wordt door el Nino en la Nina en een krachtige vulkaanuitbarsting. Als je deze jaren uitsluit van het onderzoek is de R2 meteen een stuk beter en voldoende.

Op grond van de theorie van CO2-uitval heeft de FA-variant de voorkeur boven de FE-variant maar op grond van de statistiek maakt het geen verschil. Beide varianten voldoen even goed. Beide fracties zijn niet stabiel. Ze nemen toe in de tijd., hetgeen inhoudt dat de airborn-fraction iets is afgenomen. Het model is hiervoor gecorrigeerd anders zou het steeds verder uit de pas lopen met de werkelijk ontwikkeling van het CO2-gehalte in de atmosfeer en dat is niet de bedoeling.

In de volgende aflevering van deze serie zal ik 2 scenario’s uitwerken. Het ene scenario’s gaat uit van constante groei van de CO2-emissie zoals het de onderzochte periode geweest is. Men vangt de groei van de vraag naar energie op door meer fossiele energie te verbruiken. In het tweede scenario ga ik uit dat het lukt om de CO2-emissie op het huidige hoge niveau te stabiliseren. Dat betekent dat de groei van de vraag naar energie opgevangen wordt door hernieuwbare energie. Voor beide scenario’s zijn immense investeringen nodig want de vraag naar energie neemt exponentieel toe. Een derde scenario waarin het daadwerkelijk lukt om de CO2-emissies wereldwijd te reduceren houdt ik niet voor reëel. Ook als alle landen nu het besluit zouden nemen om de op zich noodzakelijk energie transmissie te maken van fossiel energie naar hernieuwbare energie zal het nog decennia duren voor deze plannen in de praktijk kunnen worden gebracht. Dit scenario lijkt me te optimistisch.

 

Literatuurlijst

Wikipedia: Modelvorming

Wikipedia: Simulatie

Wikipedia: Regressie-analyse

Wikipedia: Correlatiecoëfficiënt

Les 10 Correlatie en regressie

Serie artikelen over het broeikaseffect: Artikel 1, 2 , 3 & 4

Klimaatverandering: Toename CO2 versterkt het broeikaseffect

Klimaatverandering: Nieuws over de klimaatgevoeligheid, maar geen spectaculair nieuws

Wikipedia: Klimaatconferentie van Parijs 2015

Wereldbank: CO2-emissies in kiloton

Scripps Institute: Keeling curve

Met Office Hadley Centre: Hadcrut4 temperatuur anomalie

Wikipedia: Airborn-fractie CO2-emissie

El Nino en la Nina Years and intensity

Wikipedia: Vulkanische explosiviteitsindex

Scientias: CO2-concentratie in de atmosfeer groeit niet meer zo snel dankzij planten

Wikipedia: Carbonsinks

Wikipedia: Scenariostudies

Geplaatst in artikel | Tags: , , , , , , | 2 reacties

Reacties van Mainstream online Media op het besluit van Trump

Zoals bekend heeft Trump besloten om de VS uit het Verdrag van Parijs terug te trekken. Het was een verkiezingsbelofte van hem. Trump gelooft niet in door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Het zou een hoax zijn van de Chinezen om de Amerikaanse economie te schaden. Trump werd gekozen en probeert nu zijn beloften waar te maken. Dit is wat de kiezers verwachten van hun gekozen leiders. Hij wil een betere deal voor Amerika.

Hier onder een overzicht van de reacties die in de Nederlandse Mainstream online media verschenen over het besluit van Trump. De reacties zijn gerangschikt per media en zijn beslist niet volledig. Het is slechts wat in het oog springt en bevestigt dat het klimaat een onderwerp is dat leeft in de mainstream media.

Metro:

NRC:

Telegraaf:

nu.nl:

De Speld:

Welingelichte Kringen:

RTLnieuws:

de Volkskrant:

NOS:

Trouw:

Het besluit van Trump heeft een enorme impact gehad op de media. Men is geschokt, verbijsterd, teleurgesteld. Men hoopt er het beste van maar het zal er niet gemakkelijker op worden om de klimaatdoelstellingen van Parijs dichterbij te brengen.

Overigens zijn verdragen niet zaligmakend. Nederland heeft zo’n beetje aan alle verdragen, protocollen, akkoorden, overeenkomsten en plannen mee gedaan en toch de uitstoot van CO2 is niet verminderd ten opzichte van 1990. In tegendeel het is juist gestegen. Verdragen alleen maken het verschil niet. Als er geen wil is zijn de verdragen het papier niet waard waarop ze geschreven zijn.

Literatuur: Klimaatconferentie van Parijs 2015

 

 

Geplaatst in artikel, opmerking | Tags: , , , , , , | 1 reactie

De toename van het kooldioxide gehalte in de atmosfeer is antropogeen – Deel 3

De toename van CO2 in de atmosfeer is antropogeen – deel 3

Inleiding

In de vorige twee artikelen hebben we gekeken naar het algemene beeld van kooldioxide (CO2) in de atmosfeer en naar de omrekening van kiloton CO2 naar ppm CO2 voor een enkel jaar. In dit deel zullen we kijken naar het beeld voor alle jaren waar ik gegevens over heb. Dat is vanaf 1960 tot en met 2016. We zullen zien dat voor al deze 57 jaren geldt dat de emissie van CO2 veel hoger is dan de toename. Dat wil dus zeggen dat voor al deze jaren geldt dat de toename van het CO2-gehalte van de atmosfeer antropogeen is geweest, dat wil zeggen door toe doen van de mens. We zullen een onderscheid maken tussen de begrippen natuurlijk CO2 en antropogeen CO2. Voor al deze jaren geldt dat de toename van CO2 gelijk is aan de emissies van CO2  minus de uitval van antropogeen CO2. We zullen vaststellen dat er 2 manieren zijn om CO2-uitval te definiëren. Op het eerste gezicht zal het lijken of het niks uitmaakt hoe je de CO2-uitval definieert maar het maakt wel degelijk een groot verschil uit.

De ontwikkelingen van 1960 tot en met 2016

Als we voor alle jaren dat ik gegevens van heb, de omrekening maken van kiloton CO2 naar ppm CO2 en daar ook de toename van CO2 in de atmosfeer aan toevoegen, dan kunnen we ook de CO2-uitval bepalen per jaar. De gegevens van de emissies zijn van de Wereldbank en de gegevens voor het CO2-gehalte zijn van het Scripps-instituut.  Dit geheel kunnen we weergeven in een grafiek. Dat ziet er als volgt uit.

Knipsel

Figuur 1 Emissie, uitval en toename van antropogeen CO2 over de periode 1960-2016

Zoals je kunt zien is de toename van de CO2-emissies vrijwel lineair verlopen. Alle goede voornemens, alle verdragen, protocollen en akkoorden hebben hier niets aan kunnen veranderen. De bedoeling was om de CO2-emissies onder het niveau van 1990 te krijgen. Daar is niets van terecht gekomen. De CO2-emissies waren in 2013 maar liefst 60 procent hoger dan in 1990. De enigste momenten dat de emissies vertraagden en soms zelfs iets terug liepen waren tijdens de recessies. Maar na een recessie volgt herstel en dus weer een toename van de CO2-emissies. Dat zal deze keer ook niet veel anders zijn. Er is nog steeds geen enkel besef van urgentie te bespeuren. Economische overwegingen geven uiteindelijk de doorslag. Wat ook opvalt aan de grafiek is dat de toename van het CO2-gehalte minder strak verloopt. Er lijkt sprake te zijn van flink wat natuurlijke variatie. Dit hangt samen met El Niño en La Niña jaren. Maar het algemene beeld is duidelijk. Het CO2-gehalte blijft toenemen en omdat CO2 een broeikasgas is zal ook de opwarming blijven toenemen. Wat ook opvalt is dat de CO2-uitval blijft toenemen. Maar de uitval is niet hoog genoeg om een toename van het CO2-gehalte af te remmen. Het CO2-gehalte is dan ook alle jaren nog toe genomen.

Het onderscheid tussen natuurlijk en antropogeen CO2

Uit onderzoek blijkt dat er een sterk verband is tussen de gemiddelde temperatuur op Aarde en het kooldioxide gehalte. Dit is vooral duidelijk te zien voor de periode van de IJstijd.  Koude perioden (de glacialen) met een laag CO2-gehalte werden afgewisseld door kortstondige warmere perioden (de interglacialen) met een hoog CO2-gehalte. Zoals uit figuur 2 duidelijk te zien is.

carbon_dioxide-temp-iceages

Figuur 2 De samenhang tussen natuurlijk CO2-gehalte en de gemiddelde temperatuur

De samenhang tussen de gemiddelde temperatuur op Aarde en het CO2-gehalte is duidelijk te zien. Bij een bepaalde gemiddelde temperatuur hoort een bepaald gehalte aan kooldioxide in de atmosfeer. Hier lijkt sprake te zijn van een natuurlijk evenwicht. Tot het begin van de industriële revolutie was dat nog steeds het geval. Daarna is de mensheid begonnen om op steeds grotere schaal gebruik te maken van fossiel brandstoffen zoals steenkool, aardgas en aardolieproducten. Hierdoor is het natuurlijkevenwicht tussen de gemiddelde temperatuur op Aarde en het CO2-gehalte in de atmosfeer verstoord. Zoals uit figuur 3 blijkt, is het CO2-gehalte fors gestegen van het natuurlijk gehalte van 275 ppm na het huidige antropogeen gehalte van ruim 409 ppm. Dat is een forse toename van maar liefst 49 procent. Kooldioxide is een broeikasgas en een toename ervan zal tot een temperatuurstijging leiden. Maar uit figuur 2 blijkt duidelijk dat de temperatuurstijging flink achterblijft op de stijging van het CO2-gehalte. Dat wil dus zeggen dat het gehalte aan kooldioxide in de atmosfeer hoger is dan het op grond van de gemiddelde temperatuur op Aarde hoort te zijn. Dat betekent dat je een onderscheid kunt maken tussen natuurlijk CO2. een gehalte van 275 ppm en  antropogeen, dat wil zeggen door menselijk toedoen extra aan de atmosfeer toegevoegde CO2. Dat is dus alles boven de 275 ppm. Zie figuur 3 voor een grafische voorstelling van het verhaal.

co2_800k_zoom

Figuur 3 Twee vormen van CO2 in de atmosfeer

De twee vormen waarin je het CO2-gehalte van de atmosfeer modelmatig kunt opsplitsen zijn natuurlijk CO2-gehalte en de antropogene toevoeging door het alsmaar toenemend gebruik van fossiele brandstoffen als steenkool, aardolieproducten en aardgas. Dat is de kern van deze paragraaf. In de volgende paragraaf zullen we ons nader bezig houden met het opvallend verschijnsel dat de toename van het CO2-gehalte een stuk lager ligt dan de CO2-emissie. Een deel van de antropogene toevoeging valt weer uit de atmosfeer. Hoe kijk je aan tegen deze CO2-uitval?

Twee manieren om CO2-uitval te definiëren

Voor alle jaren geldt dat de CO2-emissie veel hoger is dan de CO2-toename. Dat betekent dat ieder jaar een deel van de toegevoegde CO2 weer uit de atmosfeer valt. Dit is de zogenoemde CO2-uitval van het antropogeen CO2.

Er zijn twee manieren om de CO2-uitval te definiëren. Ten eerste als fractie van de CO2-emissie. Dit is de gangbare manier. Maar er is ook een alternatieve manier om de CO2-uitval te definiëren,  namelijk als fractie van het aanwezig antropogeen CO2. Dat is de de hoeveelheid CO2 boven het natuurlijk niveau van 275 ppm. Het lijkt op het eerste gezicht niet veel uit te maken hoe je de CO2-uitval definieert. De hoeveelheid CO2-uitval in ppm blijft tenslotte gelijk, namelijk de CO2-emissie minus de toename van CO2 in de atmosfeer.

Toch zijn er belangrijke verschillen en wel in de aanname die je doet over het antropogeen CO2. Als je de CO2-uitval definieert als fractie van de CO2-emissie voor het jaar in kwestie, houdt dit in dat de antropogene CO2 van de voorafgaande jaren opgesloten zit in de atmosfeer en daar niet meer uitkomt. Zelfs als de emissie terugbrengt naar 0 ppm zal de uitval immers ook terugvallen naar 0 ppm. De klimaatverandering is dan onomkeerbaar want CO2 is nu eenmaal een broeikasgas. Er ontstaat na verloop van tijd een nieuw evenwicht tussen het blijvend hoog gehalte aan kooldioxide in de atmosfeer en de daar mee samenhangende temperatuur.

Als je echter de alternatieve definitie gebruikt kom je tot een andere aanname over antropogeen CO2. Als je in het extreme geval de CO2-emissies terug brengt naar 0 ppm zal de CO2-uitval gewoon door blijven gaan voor een hele tijd. Het CO2-gehalte van de atmosfeer zal wel degelijk dalen en er zal een nieuw evenwicht ontstaan. Omdat CO2 een broeikasgas is zal de temperatuur stijgen en zal het natuurlijk niveau van CO2 ook toenemen. Maar het zal minder hoog zijn dan bij de gangbare definitie. Het maakt voor het schrijven van de scenario’s wel degelijk een verschil uit hoe je CO2-uitval definieert. De vraag die zich opdringt is of het mogelijk is aan de hand van de beschikbare data aan te geven welke van de twee definities de juiste is. Daar zul je simulaties en scenario’s voor moeten schrijven. Maar het uitschrijven van scenario’s voor eventueel toekomstige ontwikkeling van het CO2-gehalte en uiteindelijk de temperatuur is iets voor het volgende deel in deze serie over de vraag of de CO2-toename van de atmosfeer antropogeen is. Hier volstaat de conclusie dat voor de onderzochte periode van 1960 tot en met 2016 de toename van het kooldioxide gehalte in de atmosfeer beslist antropogeen is.

Conclusies

Voor alle jaren die onderzocht zijn geldt dat de CO2-emissie veel groter is dan de CO2-toename. De toename is zeer grillig, ook op jaarbasis. Er is veel ruis op het signaal maar het signaal is duidelijk. De toename van het CO2-gehalte is antropogeen. Voor ieder jaar valt een deel van het antropogeen toegevoegde CO2 weer uit de atmosfeer. Dit op zich is al afdoende bewijs voor het antropogeen zijn van de toename van kooldioxide in de atmosfeer. Je kunt op grond van de data uit de ijstijdperiode afleiden dat er een natuurlijk evenwicht bestaat tussen de gemiddelde temperatuur op Aarde en het CO2-gehalte van de atmosfeer. Door het toenemend verbruik van fossiele brandstof is dit natuurlijk evenwicht verstoord. Het CO2-gehalte van de atmosfeer is veel hoger dan op grond van de huidige temperatuur valt te verwachten. Dat betekent dat je een onderscheid kunt maken tussen natuurlijk CO2 en antropogeen toegevoegd CO2. Een deel van de toegevoegde antropogene CO2 valt weer uit de atmosfeer. Deze CO2-uitval kun je op twee manieren definiëren. Het blijkt qua aannames een groot verschil uit te maken hoe je dit doet. Het is dus zaak om uit te zoeken welke van de twee manieren beter voldoet aan de hand van de verzamelde data. Ook dien je beide definities uit te werken in de scenario’s voor toekomstige CO2-gehaltes van de atmosfeer. Maar dit is iets voor de volgende aflevering van de serie over de vraag of de toename van kooldioxide antropogeen is. Mijn volgende aflevering in deze serie zal ik me te buiten gaan aan een poging om een simulatie op te stellen voor de periode 1960-2016. Deze simulatie heb ik nodig om de scenario’s te kunnen schrijven voor de toekomstige ontwikkeling van het CO2-gehalte in de atmosfeer.

Literatuurlijst

CO2 emissies kiloton – Wereldbank

Keeling curve CO2 – Scripps Institute

IJstijperk – Wikipedia

Klimaatverandering Bart Verheggen – Kip-en-ei bij CO2 en de temperatuur

Klimaatverandering Bart Verheggen – Toekomstige CO2-concentraties

 

 

 

Geplaatst in artikel | Tags: , , , , , | 3 reacties

Klimaatverandering en de mainstream media in Nederland

Ik heb een nieuwe bladzijde toegevoegd op mijn blog. Op deze bladzijde wil ik proberen om aan te geven dat de mainstream media in Nederland een duidelijk beeld proberen te geven van klimaatsverandering. Er wordt vrij veel aandacht aan gegeven en men lijkt geneigd te zijn om klimaatverandering als wetenschappelijk bewezen te beschouwen. Het is niet een kwestie van de mening van alarmisten en activisten versus die van ontkenners. Klimaatverandering is voor de Nederlands mainstream media een feit. Het wordt dan ook meestal weergegeven in de wetenschappelijke bijlage en die is een beetje verborgen. Via deze bladzijde wil ik proberen om het nieuws over de klimaatverandering wat beter zichtbaar te maken. Het is geen uitgebreide analyse van wat de media brengen. Het is slechts een lijst van verwijzingen naar de websites zelf. Het resultaat van een maand turfen. Handig voor iedereen die geïnteresseerd is in klimaatverandering en wat dat voor ons kan betekenen.

Geplaatst in opmerking | Tags: , , , | 2 reacties

De toename van het kooldioxide gehalte in de atmosfeer is antropogeen – Deel 2

Inleiding

In dit artikel gaan we proberen om de kool-dioxide emissie van kiloton (gewicht) om te zetten in ppm = parts per milion (volume). Dit om uit te zoeken of de toename van kooldioxide inderdaad door de mens is veroorzaakt. De emissie van kooldioxide moet dan minstens genoeg zijn om de toename te verklaren. Voor de omzetting van gewicht in volume gebruiken we het begrip molair volume. Dit is het volume dat een mol gas in neemt bij een gegeven druk en temperatuur. Een mol gas is de massa die overeenkomt met de molecuul massa van in dit geval kooldioxide in grammen. We gaan dan ook de kooldioxide emissie die gegeven is in kiloton omrekenen in grammen en deze delen door de molecuul massa van kooldioxide. Dit levert ons de hoeveelheid mol op en dat vermenigvuldigen we dan met het molair volume. Dit volume vergelijken we met de inhoud van het deel van de atmosfeer waarin de kooldioxide emissie plaats vindt en dat is de troposfeer. Dat is een schil die om de Aarde ligt. Als alles goed gaat levert dit ons de kooldioxide emissie op in p.p.m. Dan kunnen we gaan kijken of dit inderdaad genoeg is om de toename van het kooldioxide gehalte van de troposfeer te verklaren. We gebruiken hiervoor eerst de data voor één jaar. Als het voor  één jaar lukt zullen we in het volgend artikel dit ook uitzoeken voor de overige jaren waarover data voor handen is.

Kooldioxide

Op de webpagina van de Wereldbank staat aangeven wat de kooldioxide (CO2 ) emissie is voor het jaar 2013. Dit is een fikse hoeveelheid. De emissie bedraagt 35.848.592 Kiloton. Een kiloton is 1000 ton, een ton is 1000 kilo en een kilo is 1000 gram. Dat is een hoeveelheid van 35,848592 x 10 15 gram. Dit dienen we om te zetten in het aantal mol CO2. Een mol is de hoeveelheid moleculen die gelijk is aan, in dit geval, de molecuul massa van CO2. Deze massa is gelijk aan de atoom massa van koolstof (C) en die is 12g en twee maal de atoommassa van zuurstof (O) en die is 16g. Dit geeft dus een molecuulmassa voor CO2 van 44g. De emissie van CO2 bedraagt dan 0,815 x 1015 mol. Om dit om te zetten in liters moeten we eerst weten wat het molair volume is van CO2 in de troposfeer.

Molair volume

Voor de omzetting van gewicht naar volume gebruiken we het begrip molair volume. Dit is het volume dat een mol gas in neemt bij een gegeven druk en temperatuur. Een mol gas is de massa die overeenkomt met de molecuul massa van in dit geval kooldioxide in grammen. De reken formule voor een ideaal gas is bekend. In een latere paragraaf zullen we bekijken of CO2 onder atmosferische condities een ideaal gas is. Voorlopig zullen we dit gewoon aan nemen. De formule:

Vm = T/P x Na x kB

Vm = Molair volume ideaal gas in m3

T     = Gemiddelde temperatuur troposfeer in K

P     = Gemiddelde druk troposfeer in Pa

Na  = Getal van Avogado en is 6,02 x 1023

kB  = Constante van Boltzmann en is 1,38 x 10-23

en 1 m3 is 1000 l.

Nu hoeven we alleen nog maar de gemiddelde temperatuur en druk van de troposfeer te weten. De temperatuur hebben we al eens berekend in artikel 4 Beperkingen van het Broeikaseffect. Deze is -20ºC. De gemiddelde druk van de troposfeer kunnen we bepalen met een barometrische calculator die ik op het internet heb gevonden. De gemiddelde druk is dan ongeveer 46000 Pa. Hiermee is het niet moeilijk meer om het molair volume voor een ideaal gas in de troposfeer vast te stellen op 45,7 liter.  Hiermee kunnen we het volume van de CO2 emissie vaststellen op  0,815 x 1015 mol x 45,7 l en dat geeft dus een volume van 37,24 x 1015 liter. Deze hoeveelheid vermengt zich met de inhoud van de troposfeer. Nu hebben we alleen nog het volume nodig van de troposfeer.

Volume troposfeer

De troposfeer is de onderste laag van de atmosfeer. Hier speelt zich het weer af en hierin vindt de emissie van kooldioxide plaats. Het is dus de inhoud of volume die nodig van de troposfeer. De troposfeer is een schil die rond het oppervlak van de Aarde ligt. Het oppervlakte van de Aarde is, zo als we al zagen in artikel 1 Het broeikaseffect, gelijk aan 4 x π x r2 . De straal van de Aarde is ca. 6371 km. De hoogte van de troposfeer verloopt van ca. 9 km hoogte op de Polen tot ca. 17 km op de evenaar. Als je dit alles in de rekenformule stopt kom je uit op een volume van de troposfeer van ca. 6,63 x 109 km3. Een km3 is 1000x 1000 x 1000 x 1000 = 1012 liter. Het totaal aantal liters van de troposfeer bedraagt dan 6,63 x 1021 liter. Nu hebben we, eindelijk alle gegevens die nodig zijn om de CO2 emissie in kiloton (gewicht) om te zetten in ppm (volume).

Het resultaat

 Het resultaat van de berekeningen is als volgt: Het volume van de kooldioxide emissie is nu bekend en dat delen we door het volume van de troposfeer. Dus 37,24 x 1015 l delen we door  6,63 x 1021 l en dat geeft 5,61 x 10-6. Dat is dus 5,61 deeltjes per miljoen of te wel 5,61 ppm. De toename van kooldioxide in 2013 kunnen we aflezen uit de tijdreeks van de Keeling curve. Deze bedraagt 2,48 ppm. De emissie is veel groter dan de toename. En dit zou in principe afdoende bewijs moeten zijn. Als wij mensen verantwoordelijk zijn voor de emissie en deze groter is dan de toename van kooldioxide in de troposfeer moet het restant ergens blijven en dat is de rest van de Aarde. Deze neemt netto kooldioxide op en kan dus niet verantwoordelijk zijn voor de toename van kooldioxide in de troposfeer. Deze is echt antropogeen dat wil zeggen door de mens veroorzaakt.

Nog een laatste opmerking. De formule voor de afleiding van het molair volume geldt alleen voor een ideaal gas. Voor echte gassen als kooldioxide in atmosferische omstandigheden is het bruikbaar als benadering. Het echte molair volume zal iets lager liggen. Hoeveel weet ik niet maar het zal niet veel verschil maken. De gemiddelde druk van de troposfeer is vrij laag en dan voldoet de formule redelijk goed. We blijven bij onze aanname. Bij benadering is kooldioxide een ideaal gas. Hiermee is aangetoond dat de toename van kooldioxide in de troposfeer antropogeen is. De meeste klimaatwetenschappers gaan hier van uit. We sluiten ons bij deze meerderheid aan.

Literatuurlijst;

 

Geplaatst in artikel | Tags: , , , | 4 reacties

Mijn paashaas en ik

Er was eens een paashaas
Een mooier exemplaar bestond er niet
Maar nu is hij dood, helaas

Overleden, in stukken gehakt
Een onvoorstelbaar bloed vergiet
Zijn hoofd er finaal afgehakt

Hoe heeft dit kunnen gebeuren?
Midden in de vastentijd, verdriet
Ik zal nog lang om hem treuren

Hij was niet erg aaibaar
Het echter wel onweerstaanbaar
Hij was van chocola…

Geplaatst in gedicht | Tags: | 4 reacties

De toename van het kooldioxide-gehalte in de atmosfeer is antropogeen – Deel 1

Een bewering die vaak wordt gedaan. Maar hoe weten we nu zo zeker dat dit inderdaad zo is? Er is onderzoek gedaan en er zijn allerlei metingen gedaan. Ongetwijfeld is dit het geval en daar heb ik ook nooit aan getwijfeld maar hoe kunnen we nu zo zeker zijn dat de toename van het kooldioxide-gehalte in de atmosfeer antropogeen is, dat wil zeggen door de mens veroorzaakt? Laten we ons eerst bezighouden met de vraag of het CO2-gehalte in de atmosfeer is gestegen? Onderstaand plaatje geeft antwoord op deze vraag.

mlo_full_record

Figuur 1. Het kooldioxide-gehalte in de atmosfeer.

Sinds het begin van de metingen in 1958 is het gehalte aan CO2 in de atmosfeer duidelijk gestegen. Het was ca. 315 parts per miljoen (ppm) en het opgelopen naar ca. 405 ppm. Dit is een stijging van maar liefst 29 %. Maar over de oorzaak van deze stijging kan het plaatje niets zeggen. Ook niet of dit ongekend veel of snel is. Het volgende plaatje kan ons iets meer zeggen over het laatste.

5_2_13_news_andrew_co2800000yrs

Plaatje 2 Het CO2-gehalte in de atmosfeer over de afgelopen 800.000 jaar

De stijging van het CO2-gehalte in de atmosfeer is ongekend. Het is in 800.000 jaar niet zo hoog geweest. Maar ook dit plaatje kan ons niets zeggen over de oorzaken. Misschien dat het volgende plaatje ons wel iets over de oorzaak van deze ongebruikelijke stijging van het CO2-gehalte kan zeggen.

co2-mona-loa-ipcc

Figuur 3.  Aanvullende informatie over CO2 in de atmosfeer.

Uit het bovenste deel van de grafiek blijkt uit metingen dat in dezelfde periode dat het kooldioxide-gehalte van de atmosfeer steeg het zuurstof-gehalte van de atmosfeer daalde. Dat komt overeen met het verbranden van koolstofhoudende materialen. De algemene formule luidt als volgt:

C + O2 -> CO2 + warmte

Dit is de essentie van verbranding van koolstof (C). Je neemt een molecuul zuurstof (O2) en vervangt het door een molecuul kooldioxide (CO2). Het gaat om de warmte. Met behulp van een machine kun je dit nuttig gebruiken voor elektriciteit, verwarming en transport. Dat is waar de meeste (fossiele) brandstof voor wordt gebruikt. We weten nu dat de ongekende stijging van het CO2-gehalte van de atmosfeer samenhangt met verbranding van koolstofhoudend materiaal. Dat kan fossiele brandstof zijn zoals kolen, aardgas en aardolieproducten als kerosine, benzine, diesel en stookolie. Overigens kan men in het bovenste deel van de grafiek nog iets anders zien en dat is dat het zuurstof gehalte veel sterker is gedaald dan het kooldioxide gehalte is gestegen. Tot voor kort wist ik niet wat hiervan de oorzaak was. Bob Brand van de blog Klimaatverandering gaf mij de oplossing van dit raadsel. Sinds het begin van de industriële revolutie is al weer de helft van de antropogene kooldioxide uit de atmosfeer verdwenen. Dit is voor een groot deel in de oceaan terecht gekomen. Deze verzuurt hierdoor. Verder bestaat de meeste fossiele brandstof uit koolwaterstoffen (Methaan, CH4 het hoofd bestanddeel van aardgas is de eenvoudigste vorm) en de verbranding hiervan ziet er iets anders uit:

CH4 + 2 O2  -> CO2 + 2 H2o + warmte.

Je ziet dat in dit geval 2 zuurstof moleculen omgezet worden in slechts 1 kooldioxide molecuul. Ook door dit proces verloopt de daling van zuurstof een stuk steiler dan de toename van kooldioxide. Mijn dank voor de instructie hierover.

Uit het onderste deel van de grafiek kun je aflezen dat het verbruik van fossiele brandstof in deze periode flink is toegenomen. Ook blijkt dat de verhouding tussen de koolstofisotopen koolstof 12 en koolstof 13 gewijzigd is. Ook dit wordt gezien als een indicatie dat het de mens is die verantwoordelijk is voor de toename van het CO2-gehalte in de atmosfeer.

Maar is de bewijsvoering nu rond? Voor de meeste klimaatwetenschappers vermoedelijk wel. Het is verbazend hoe groot de overeenstemming (consensus) is en was tussen klimaatwetenschappers. In de voorlichtingsfilm uitgebracht door Shell “”Climate of Corcern””bestond die consensus al en dat is alweer 30 jaar geleden. Met andere woorden dit is geen verzinsel van klimaatactivisten als Al Gore en Greenpeace. Hiermee wil ik dit eerste artikel afronden. In het volgende artikel wil ik een poging doen om aan te tonen dat het verbranden van fossiel brandstof ruim voldoende is. Hier toe ga ik proberen om de emissie van kooldioxide in tonnen om te zetten in equivalenten parts per milion (PPM). Dit laatste is een volumemaat. Het is een kwestie van veel rekenwerk en veel werk om dit goed weer te geven.

De film kunt u op deze Climate of Corcern bekijken. Ik kan het u aanbevelen. De film duurt ca. 28 minuten.

Literatuurlijst 

IPCC AR4 Physical Science Basis

CO2 Keeling Curve – Scripps Institute

De invloed van de mens op het zuurstofgehalte in de atmosfeer en de oceanen

Geplaatst in artikel | Tags: , , , , | 2 reacties