Brightening vooraf gegaan door dimming

Brightening vooraf gegaan door dimming

Inleiding

Dit artikel is een aanvulling zowel op het voorafgaande artikel “Waarom wordt het verschil tussen dag en nacht groter” als wel op “Reconstructie van de temperatuur Anomalie uit antropogeen CO2”.

In het voorafgaande artikel hebben we vastgesteld dat de temperatuur ontwikkeling over de afgelopen 30 jaar het best kunt voorstellen door uit te gaan van een combinatie van het versterkt broeikaseffect gecombineerd met het mechanisme van brightening. Daarbij zijn we er van uitgegaan dat brightening tot stand kwam door het met succes bestrijden van luchtverontreiniging door zwaveldioxide. Maar voor je de lucht kunt reinigen van zwaveldioxide dien die wel eerst verontreinigt te zijn met deze uiterst ongezonde stof. De luchtverontreiniging in combinatie met mist leverde de beruchte smog van 1952 op waardoor Londen geteisterd werd. Er stierven zeker 4000 mensen door de extreem giftige lucht en veel anderen hadden er veel last van. Dit was het moment dat men zich bewust werd dat men iets aan luchtvervuiling moest doen. Maar dat duurde nog wel even voor dat men overal tot de zelfde conclusies kwam. Men kan rustig stellen dat in de 30 jaar voor het omslagpunt in 1987 er sprake was van ernstige luchtvervuiling. Dit had invloed op de opwarming van de Aarde. Deze werd vertraagd door het mechanisme van dimming. De lucht was zo smerig dat de hoeveelheid beschikbaar zonlicht die het oppervlakte bereikte beduidend minder was. Hierdoor koelde het overdag af maar gelijktijdig nam ook de afkoeling ‘s-nachts af. In het vooraf gaand artikel is te zien wat het gevolg is voor de temperatuur karakteristieken voor het mechanisme van dimming. Het verschil tussen dag en nacht neemt af. Wat ons interesseert is hoe het plaatje er uitziet als je eerst een periode van versterkt broeikaseffect met dimming hebt en dan een daar op volgende periode van versterk broeikaseffect en brightening. Komen de simulaties overeen met de waarneming? En wat zegt dit over de voorwaarden die nodig zijn om te zorgen dat een toename van broeikasgassen daadwerkelijk een opwarming van de Aarde te weeg brengt? We zullen zien in hoeverre de verwachtingen uitkomen dat tijdens de dimming niet of nauwelijks opwarming optreedt ondanks dat het gehalte aan broeikasgassen toeneemt en dat tijdens brightening de opwarming van de Aarde aanzienlijk toeneemt maar dat over de hele periode de opwarming gemiddeld toeneemt. Het leuke van onderzoek is dat je nooit van te voren weet of de verwachtingen uitkomen. Wist je dit wel dan kun je net zo geen onderzoek verrichten.

Algemeen

In het vorig artikel hebben we vastgesteld dat er een reden is waarom het verschil tussen dag en nacht toeneemt hoewel volgens de theorie van het versterkt broeikaseffect dit juist kleiner hoort te worden. De reden is dat er twee mechanismen tegelijk optreden. Op de achtergrond is er het versterkt broeikaseffect door de alsmaar stijgende CO2-emissies die er toe leiden dat het CO2-gehalte van de atmosfeer blijft stijgen. Maar er speelt ook het mechanisme van brightening. Het is de meeste landen, althans de Westerse landen, gelukt om de verontreiniging met SO2 terug te dringen door strenge regels op te stellen over de emissies er van maar ook door van relatief vervuilende steenkool over te stappen op relatieve schone aardgas. Plus dat men er toe overgaat om zwavel uit aardolie te verwijderen. Daar kwam nog bij dat na de ineenstorting van het Oostblok de extreem vervuilende en inefficiënte industrie van hun nagenoeg volledig is verdwenen. Ook dit droeg bij. Het was een bijdrage al was het wel een onvrijwillige die veel mensen hun baan heeft gekost. Maar zoals economen je kunnen uitleggen “There is no such thing as a free lunch.” Alles heeft zijn prijs. Maar zoals economen je ook kunnen uitleggen “Deze prijs is het waard als de winnaars de verliezers in principe kunnen compenseren.” Of de winnaars dit ook doen is een politieke keuze en daar gaan economen niet over. Dat is het domein van de politiek en dus van de kiezers, de publieke opinie maar ook de media en de politici. Vaak “vergeet” men de verliezers want we houden nu eenmaal meer van de winnaars. Maar dit stukje filosofie van de koude bodem laten we even ter zijde en gaan verder met ons verhaal. En het verhaal gaat over brightening en dimming.

Door deze combinatie van maatregelen en omstandigheden werd de atmosfeer veel schoner. Maar behalve de enorme voordelen voor natuur, milieu, oude monumenten en de volksgezondheid, staat er ook een nadeel tegen over. De lucht werd niet alleen schoner maar ook transparanter. Een groter deel van het beschikbare zonlicht weet hierdoor het oppervlakte te bereiken. Dit draagt bij aan extra opwarming van de Aarde. Het mechanisme van brightening is behoorlijk sterk. Het heft het effect van het versterkt broeikaseffect op qua het verschil tussen dag en nacht op. Het wordt hierdoor volledig gemaskeerd dat versterkt broeikaseffect wel degelijk leidt tot een verkleining. Maar niet in combinatie met heet veel sterkere mechanisme van brightening. Is brightening een van de voorwaarden die nodig is die er voor zorgt dat een toename van CO2 in de atmosfeer inderdaad leidt tot opwarming van de Aarde? Het lijkt er op maar misschien moet je het eerder zien als een aanvullend mechanisme dat de opwarming van de Aarde versnelt. Het zou onjuist zijn om er van uit te gaan dat alleen het versterkt broeikaseffect(de toename va het CO2-gehalte) leidt tot opwarming. Uit eerder onderzoek heb ik al aangegeven dat de toename van CO2 “slechts” 34% verklaard van de opwarming van het oppervlakte van de Aarde van zeker 1°C over de afgelopen 100 jaar. Zoals gezegd, als het oppervlakte van de Aarde met 1°C opwarmt van 14°C naar 15°C straalt het volgens de Wet van Stefan-Boltzmann 5 W/m² extra uit. Deze extra energie dient ergens vandaan te komen. Volgens het IPCC heeft de stijging van het CO2-gehalte geleid tot een extra “forcing” van 1,68W/m². En 1,68/5 * 100 = 34%. Aan deze simpele rekensom ontkom je nu eenmaal niet. Om de opwarming van de aarde te kunnen verklaren heb je een aanvullend en krachtig mechanisme nodig. Vandaar de keuze om de bijdrage door brightening in de combinatie 2 keer zo sterk te maken dan de bijdrage van het versterkt broeikaseffect. De rekensommen dienen wel te kloppen tenslotte. Bedenk bij dit alles wel dat brightening ook antropogeen is dat wil zeggen door menselijk ingrijpen veroorzaakt. Het is de mens geweest die de ernstige gevolgen van de luchtverontreiniging heeft tegen gegaan. Maar dat gebeurde pas nadat “we” dit zelf veroorzaakt hebben!

En nadat dit gezegd te hebben gaat het artikel verder . Verder in de tijd en ook verder met de simulaties. Voordat het mechanisme van brightening in combinatie met versterkt broeikaseffect optreedt had je dus een periode waarin de luchtvervuiling enorm toe nam. Je kunt hier bij denken aan de rampzalige smog van Londen. Begin vijftiger jaren was het echt extreem en kwamen rechtstreeks duizenden mensen om het leven door een uiterst giftige combinatie van rook(smoke) en mist(fog). De samentrekking van beide woorden maar vooral beide processen was dus smog. Rampzalig. Een gevolg van de in die periode steeds maar toenemende  luchtverontreiniging met SO2 was dat de atmosfeer minder helder werd en een geringer deel van de beschikbare zonne-energie het oppervlakte wist te bereiken. Ook wist een geringer deel van de warmte die het oppervlak uitstraalt te ontsnappen. Dit had in principe moeten leiden tot een afkoeling van de aarde. Maar er was ook een steeds toenemende emissie van CO2 en dat leidt tot een toename van het CO2-gehalte in de atmosfeer en dit leidt dan weer tot opwarming van de Aarde. Beide mechanismen, dimming (het minder doorzichtig worden van de atmosfeer door luchtverontreiniging door SO2) en het versterkt broeikaseffect werken elkaar tegen. Er was een geringe daling van de temperatuur op Aarde zoals het artikel Reconstructie laat zien. Ook dimming is dus een sterk mechanisme. Het is sterkt genoeg om het mechanisme van het versterkt broeikaseffect te maskeren. Daarmee lijkt het een goede mogelijkheid te zijn om perioden met niet of nauwelijks opwarming is geweest met behulp van een combinatie van beide mechanismen te simuleren. Laat ons beide perioden op 30 jaar stellen. Laten we vasthouden aan 1987 als een kantelpunt van de ene tijdperk(dimming) naar de andere tijdperk(brightening) te gaan. Tijdens de dimming neemt het verschil tussen dag en nacht af en tijdens brightening neemt het verschil weer toe. We krijgen dus een periode van 30 jaar met een combinatie van een versterkt broeikaseffect en dimming waarin het verschil afneemt en de temperatuur niet of nauwelijks stijgt en een tweede periode met een combinatie van een versterkt broeikaseffect met brightening waarin het verschil toe neemt en er een versnelde opwarming van de aarde optreedt. Laar ons proberen om beide tijdperken verder uit te werken en te zien in hoe verre de beide tijdperken afzonderlijk en gezamenlijk overeen komen met de waarneming. Want dit is heel belangrijk. Je kunt zo veel simuleren als je wilt maar het moet wel kloppen dat wil zeggen overeen komen met wat in werkelijkheid wordt waargenomen.

Simulaties

In het eerdere artikel hebben we al een combinatie toegepast van versterkt broeikaseffect en brightening. Nu gaan we er een tijdperk aan toevoegen met een combinatie van dimming en versterkt broeikaseffect. We gaan er van uit dat dimming gewoon het omgekeerde is van brightening. Bij brightening gaan we uit van een toename van de opwarming overdag die groter is dan de toename van de afkoeling ‘s-nachts. We krijgen dus een afname van de opwarming overdag die groter is dan de afname van de afkoeling overdag. We gaan uit van de zelfde veranderingen per periode. Overdag is dat dus een afname van 0,0025°C en een ‘s-nachts een afname van 0,00125°C. Daar komt dan nog de effecten bij per periode van het versterkt broeikaseffect. Een toename van de opwarming overdag van 0,0125°C en een afname van de afkoeling ‘s-nachts van 0,00125°C. Dit dienen we op een dusdanige wijze te combineren dat het resultaat van de combinatie overeenkomt met de waarneming over de periode 1957 tot en met 1987. Daar doet zich het probleem voor dat de data die we in het vorige artikel hebben gebruikt niet ver genoeg terug gaat in de tijd. Deze dat agaat van 1979 tot en met 2017. We zullen dus gebruik moeten maken van een andere databestand. Als we uitwijken naar Hadcrut4 hebben we slechts de verandering van de gemiddelde temperatuur anomalie. Dat is jammer maar het is niet anders. Hier zullen we ons bij de waarneming toe beperken. Ik ben over gegaan tot een mix van 0,7 x versterkt broeikaseffect met 1,1 x dimming. Dit kwam het best overeen met de waarneming. Dat betekent dat ik ook de mix voor het tijdperk van brightening dien aan te passen. Ik heb toen een mix gebruikt van 0,5 versterkt broeikaseffect en 1 x brightening. Dat gaat natuurlijk niet. Het is niet aanvaardbaar om voor de periode van 1987 tot heden er van uit te gaan dat het versterkt broeikaseffect kleiner zou zijn geweest. De CO2-emissies waren toen een stuk hoger. Vandaar dat dit ook is aangepast tot de mix van 0,7 x versterkt broeikaseffect met 0,9 x brightening. In tabel vorm krijg je dan de volgende effecten per periode waarover de simulaties lopen;

Tabel I – Mix van effecten per tijdperk per periode

Laten we nu eerst de afzonderlijke tijdperken onderzoeken om te zien wat dit oplevert en dan de hele periode.

Tijdperk van dimming

Als we voor deze mix voor het tijdperk van de dimming de simulatie laten lopen komen we tot het volgende resultaat dat we vergelijken met de enige temperatuur karakteristiek die we voor dit tijdperk hebben en dat is Hadcrut4 temperatuur anomalie. In deze tabel geven we weer wat de simulatie zeggen over het versterkt broeikaseffect en het mechanisme van dimming en vooral over de combinatie. Het is het enigste wat we kunnen controleren met de waarneming over het tijdperk van dimming over de 1956 – 1987. Voor het resultaat zie tabel II;

Tabel II – Combinatie van versterkt broeikaseffect en Dimming

Wat duidelijk naar voren komt is dat het versterkt broeikaseffect leidt tot stijging van de maximum, minimum en gemiddelde temperatuur maar ook dat het verschil tussen dag en nacht kleiner wordt. Hetgeen geheel overeenkomt met de verwachtingen van de theorie. Wat ook naar voren komt dat het mechanisme van dimming leidt tot een daling van het maximum, minimum en gemiddelde temperatuur. Ook dit komt geheel overeen met de verwachting. Wat we echter ook zien is dat ook bij dimming het verschil tussen dag en nacht kleiner wordt. In de literatuur wordt vaak het verminderen van het verschil tussen dag en nacht gezien als bewijs voor het optreden van het versterkt broeikaseffect. Dat is het dus niet. Ook bij dimming wordt het kleiner. Verder zien we dat de mix van beide mechanismen er toe leidt dat de maximum, minimum en gemiddelde temperatuur veel minder stijgt. Het verschil tussen dag en nacht is juist groter dan bij beide afzonderlijke mechanismen. De overeenkomst van de simulaties komt redelijk overeen met de waarneming maar deze is alleen voor de gemiddelde temperatuur.

Tijdperk brightening

Dit tijdperk hebben we al in het vorige artikel onderzocht. De verhouding in de mix is iets anders. Dit om beide tijdperken vergelijkbaar te maken. Als we de simulaties uitvoeren over deze mix van versterkt broeikaseffect en brightening krijgen we het resultaat dat in tabel III staat. Hier kunnen we alle vier temperatuur karakteristieken vergelijken tussen simulaties en waarneming;

Tabel III – Combinatie van versterkt broeikaseffect en brightening

De uitkomsten voor de simulatie voor het versterkt broeikaseffect is het zelfde als in het tijdperk van de dimming. Voor het mechanisme van brightening geldt dat alle vier temperatuur karakteristieken gestegen zijn en het verschil tussen dag en nacht door brightening sterker stijgt dan dat het door het versterkt broeikaseffect daalt. De mix van beide mechanismen leidt tot een aanzienlijke toename van de stijging van de maximum, minimum en gemiddelde temperatuur dan ieder mechanisme in zijn eentje voor elkaar krijgt. Het verschil tussen dag en nacht is groter geworden.  Als laatste blijft over het simuleren en vergelijken van de hele periode. Hier over gaat de volgende paragraaf

De hele periode

De hele periode bestaat uit een deelperiode van 30 jaar waar een combinatie van versterkt broeikaseffect en dimming optrad door de ernstige luchtvervuiling die toen optrad gevolgd door een deel periode van 30 jaar waarin het versterkt broeikaseffect optreedt gecombineerd door het mechanisme van brightening dat optreedt doordat men met succes er in is geslaagd om deze luchtverontreiniging op te heffen. Dit is nog niet overal gelukt en het kan altijd beter maar de lucht is veel transparanter geworden. Dimming heeft in de eerste deelperiode er voor gezorgd dat het tempo van de opwarming van de Aarde aanzienlijk kleiner was. Brightening heeft er juist voor gezorgd dat het tempo van de opwarming van de Aarde aanzienlijk groter is geworden. Hier uit blijkt maar weer dat Johan Cruijff gelijk had toen hij stelde dat ieder voordeel zijn eigen nadeel heeft. Het schoner maken van de lucht heeft een aanzienlijk positief effect gehad op de volksgezondheid. Volgens de RIVM zou onze levensverwachting door de schonere lucht met maar liefst 6 jaar zijn gestegen. De voordelen wegen beslist tegen het nadeel op.

In de volgende tabel geven we de resultaten weer als we eerst 30 jaar dimming in combinatie met het  versterkt broeikaseffect simuleren en de uitkomsten hiervan als input gebruiken voor de simulatie van 30 jaar brightening in combinatie met het versterkt broeikaseffect. We vergelijken de resultaten met de gemiddelde temperatuur anomalie van Hadcrut4. Zie tabel IV;

Tabel IV – Dimming gevolgd door brightening

Over beide deelperioden vond het versterkt broeikaseffect plaats door alsmaar stijgende emissies van CO2 waardoor het gehalte aan CO2 aanzienlijk gestegen is. Maar in de eerste deelperiode werd dit mechanisme tegengewerkt door dimming veroorzaakt door eveneens alsmaar stijgende emissies van SO2. Hierdoor werd de atmosfeer minder helder en kon een geringer deel van de beschikbare zonne-energie het oppervlakte bereiken. In de tweede deelperiode werd het versterkt broeikaseffect aanzienlijk versterkt door het optreden van het mechanisme van brightening veroorzaakt omdat vooral de westerse landen met veel succes luchtverontreiniging hebben weten te verminderen. Hierdoor werd de atmosfeer weer helderder en kon een groter deel van de beschikbare zonne-energie het oppervlakte bereiken waardoor er extra opwarming van de Aarde optreedt. De ontwikkeling van de opwarming van het oppervlakte van de aarde kan niet begrepen worden uit alleen het mechanisme van het versterkt broeikaseffect. Dan zou het immers over beide deelperiodes de ontwikkeling van de temperaturen het zelfde zijn geweest. Het kan net zo min begrepen worden door alleen de mechanismen van dimming gevolgd door brightening toe te passen. Dan zou er immers eerst een daling zijn geweest van de temperatuur van het oppervlakte van de aarde gevolgd door een even zo grootte opwarming met over de hele periode geen opwarming. Het kan echter wel verklaard worden door er van uit te gaan dat er eerst een deelperiode was met een mix van het versterkt broeikaseffect met dimming gevolgd door een deelperiode van een mix met versterkt broeikaseffect met brightening. De overeenkomst tussen de simulaties en de waarneming is heel groot. Het verhaal lijkt zo goed te kloppen. Hier mee lijken we een verklaring te hebben gevonden voor de resultaten van eerder onderzoek. Bij mijn poging om de temperatuur anomalie uit  antropogeen CO2 te verklaren kreeg ik een heel goede overeenkomst met de waarneming zowel over de deelperioden met een heel hoge correlatie coëfficiënt tussen beide. Maar het lukte ook heel goed voor perioden met een heel lage  correlatie coëfficiënt tussen beide. Het onderliggend verband was toen ook voorhanden maar gemaskeerd door het mechanisme van dimming. Zo hebben we dus alsnog een oplossing gevonden voor dit probleem. Nu kunnen we over gaan tot de conclusies.

Conclusies

De manier waarop de Aarde de afgelopen 60 jaar is op gewarmd kan men niet uitsluitend van uit het versterkt broeikaseffect verklaren. Als het wel zo was had je geen trendbreuk gehad in de ontwikkeling van het verschil tussen dag en nacht. Je zou dan in beide deelperioden (de eerste loopt van 1956 tot 1987 en de tweede van 1987 tot 2017) een vermindering moeten zien. Dit is alleen voor de eerste deelperiode waar maar voor de tweede deelperiode niet. Het verschil wordt dan juist groter. Het tempo van de opwarming van de Aarde ligt in de eerste deelperiode veel lager dan in de tweede deelperiode. Je hebt om dit te kunnen verklaren voor de afzonderlijke deelperioden een mix van mechanismen nodig. Voor de eerste deelperiode ligt het voor de hand om uit te gaan van een mix van versterkt broeikaseffect met dimming en voor de tweede deelperiode uit te gaan van een mix van eveneens versterkt broeikaseffect maar deze keer met het mechanisme van brightening. Uit eerder onderzoek weten we al dat de toename van CO2 alleen “slechts” een derde van de opwarming van de Aarde kan verklaren. Er is dus flink wat ruimte voor andere mechanismen dan alleen het versterkt broeikaseffect. Dimming en brightening zijn sterke mechanismen en eveneens antropogeen dat wil zeggen door toedoen van de mans veroorzaakt.

De simulaties lijken goed overeen te komen met de waarneming en geven duidelijk weer dat aan de basis van klimaatveranderingen een wijziging nodig is van het dag-nacht ritme. Het zij de opwarming overdag, het zij de afkoeling ‘s-nachts of allebei dient te veranderen. Als beide blijven zoals ze zijn treedt er geen verandering op. Deze simulaties leveren interessante dingen op.

Ook het mechanisme van dimming leidt tot een vermindering van het verschil tussen dag en nacht. Het versterkt broeikaseffect is dus niet het enige mechanisme die dat doet en het verminderen van het verschil tussen dag en nacht is dan ook geen bewijs dat er sprake is van een versterkt broeikaseffect. Maar de opwarming van de Aarde kan niet verklaard worden door alleen de mechanismen van dimming en brightening. Want omdat beide mechanismen ongeveer even sterk zijn zou je over de hele periode van 1956 tot 2017 helemaal geen opwarming gehad hebben. Je zou dan 30 jaar van afkoeling gehad hebben gevolgd van 30 jaar van evenveel opwarming. Netto zou er niets gebeurd zijn en dat komt niet overeen met de waarneming. De waarneming is dat over de eerste periode nauwelijks opwarming heeft plaats gevonden en over de tweede periode de opwarming boven gemiddelde hoog is. Over de hele periode krijg je een gemiddelde waarde voor de opwarming van de Aarde. Het is een goede zaak om alle alternatieve mechanismen uit te zoeken en te verklaren wat er werkelijk heeft plaats gevonden. De waarheid heeft een goede dat wil zeggen geldige verklaring nog nooit geschaad. Dan geldt altijd weer opnieuw dat uitzonderingen de regel bevestigen in die zin dat de uitzondering prima verklaard kan worden door een uitbreiding van het verklaringsmechanisme. De uitzondering die in dit geval verklaard dient te worden is de afwezigheid van het verminderen van het verschil tussen dag en nacht terwijl het versterkt broeikaseffect wel degelijk plaatsvindt. Dat is goed gelukt. Men kan de uitzondering ook negeren of ontkennen maar dat lijkt mij toch een minder verstandige strategie te zijn. Laat het ontkennen van feiten over aan de twijfelbrigade. Laat de klimaatwetenschap zich hier niet aan bezondigen. Daar is nut noch noodzaak voor aanwezig.

De beschikbare data is te kort om de periode van dimming volledig te kunnen vergelijken met de simulaties. Het valt te overwegen om een ander databestand te zoeken dat wel alle 4 temperatuur karakteristieken ook tijdens de deelperiode van dimming bevat. Zo’n databestand zou mogelijk het BEST bestand kunnen zijn. Het bevat data die terug gaat tot 1850 voor zowel de gemiddelde temperatuur, de maximum en de minimum temperatuur. Maar dit alleen voor het oppervlakte van de continenten. Of dat een bezwaar is dient uit gezocht te worden. Hier is nader onderzoek nodig. Hier over gaat mijn volgend artikel. Dit hoop ik voor het eind van het jaar af te hebben en te kunnen publiceren.

Literatuurlijst

Waarom neem het het verschil tussen dag en nacht toe

Reconstructie van de temperatuur anomalie uit antropogeen CO2

Wikipedia – De grote smog van 1952

Wikipedia – Luchtverontreiniging

Wikipedia – Luchtkwaliteit

Wikipedia – Zwaveldioxide

Kennislink – Minder licht op Aarde

Kennislink – Opwarming Europa deels door mist

Wikipedia – Val van het communisme