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.

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.

Figuur 2 Klimaatgevoeligheid bij verdubbeling van het CO2-gehalte

Deze opwarming is flink hoger dan in het Verdrag van Parijs is afgesproken namelijk 2°C 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 3 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.

Figuur 3 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 4. 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.

Figuur 4 CO2-gehalte Keeling curve versus model FE en FA variant

In figuur 4 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-variant 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.

Figuur 5 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.

Figuur 6 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 R² 

Samenhang      CO2-toename    CO2-gehalte   CO2-toename-gecorrigeerd

CO2-emissie        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 van El Nino en La Nina 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 twee 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 en CO2-uitval. Voor CO2-uitval onderzoek ik 2 varianten. 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 business as usual. 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 tenzij mocht blijken dat de twee scenario’s tekort schieten als het gaat om de doelstellingen zoals vastgelegd in het Klimaatverdrag van Parijs. Het schrijven van de scenario’s zal plaatsvinden in het volgende en afsluitend 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. 2,55 °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 hoger 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 business as usual voor 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 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 energietransmissie 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