Deel 4b – De opwarming van de Aarde verklaard

Deel 4b – De opwarming van de Aarde verklaard

Dit deel maakt deel uit van de serie De opwarming van de Aarde. De overige delen zijn;

Deel 1 – De opwarming van de Aarde
Deel 2 – De toename van CO2
Deel 3 – Het verband tussen CO2 en de opwarming van de Aarde
Deel 4a – Broeikaseffect – ja of nee

In Deel 1 wordt aangetoond dat de Aarde opwarmt, In Deel 2 dat het kooldioxide gehalte in de atmosfeer toeneemt. In deel 3 wordt het verband tussen beide zaken aangetoond. In deel 4a wordt aangetoond dat het mechanisme van het versterkt broeikaseffect niet werkt en in dit deel gaat het over de vraag hoe toevoegen van extra broeikasgassen zoals kooldioxide wel leidt tot de opwarming van de Aarde. Maar hoe verloopt dit? Wat is het mechanisme? Hier over gaat dit deel van de serie De opwarming van de Aarde.

Inleiding

Voordat we ons verliezen in detailvragen zoals, waarom warmen de poolgebieden sneller op dan de rest van de wereld, dienen we ons eerst bezig te houden met de grote lijn van het verhaal van de opwarming van de Aarde.
De centrale vraag luidt; Waarom leidt een toename van broeikasgassen als kooldioxide tot een opwarming van de Aarde? Het gangbare antwoord is dat broeikasgassen zoals kooldioxide zorgen voor een natuurlijk broeikaseffect. Dat wil zeggen dat de aanwezigheid van dit broeikaseffect er voor zorgt dat de gemiddelde temperatuur van het oppervlakte van de Aarde hoger is dan op grond van het stralingsevenwicht het geval hoort te zijn. Toevoeging van extra broeikasgassen zoals kooldioxide versterkt het natuurlijk broeikaseffect, daardoor wordt het warmer op Aarde.
Maar zoals ik in deel 4a heb uitgelegd, de Aarde heeft geen broeikaseffect en wat je niet hebt kun je niet versterken. Opwarming van de Aarde door toevoeging van extra kooldioxide vindt niet plaats via het mechanisme van het versterkt broeikaseffect. Maar hoe vindt het dan wel plaats? Waarom warmt de Aarde op? Door toevoeging van extra kooldioxide in de atmosfeer. Daarover bestaat bij mij geen enkele twijfel. Maar via welk mechanisme dan wel als het niet via een versterkt broeikaseffect kan plaatsvinden? Daarover gaat dit verslag. Via welk mechanisme werkt het dan wel.

Wat vast staat

Wat vast staat is dat de toename van kooldioxide het gevolg is van menselijk handelen. Het verbruik van energie is enorm toegenomen. De toename was zo groot dat biomassa zoals afval, hout en turf niet langer toereikend was. De toename van energie was niet voor de flauwekul maar voor verlichting, verwarming en op te koken, plus voor allerlei industriële toepassingen zoals metaalbewerking, maar ook om bier te brouwen en jenever te stoken. De bevolking groeide als kool en ook de economie groeide aanzienlijk. De vraag naar energie en allerlei producten waar energie voor nodig is om ze te maken en te vervoeren groeide enorm. Men had veel meer energie nodig dan biomassa kon leveren. En toen moest de stoommachine nog worden uitgevonden! Men ging over tot het verbruik van fossiel brandstoffen. In de eerste plaats ging men over op steenkool. Daarna ging men over op het gebruik van aardolie. Eerst in de vorm van petroleum voor verlichting en verwarming en om op te koken. Auto’s bestonden toen nog niet. Het gebruik van petroleum was al genoeg om van John D. Rockefeller de eerste miljardair ter wereld te maken. Pas later kwam de auto en had men benzine en diesel nodig. Nog weer later kwam het vliegtuig en toen had men ook kerosine nodig. Steenkool raakte een beetje uit de mode. Voor treinen en schepen ging men over op diesel en stookolie en voor verwarming en een reeks van andere toepassingen ging men over op het schonere aardgas. De vraag naar energie bleef maar groeien dus ook het verbruik.
Maar met het toenemend verbruik van fossiel brandstoffen had ook een keerzijde. Namelijk een voortdurende toename van de uitstoot van kooldioxide. Het gehalte van kooldioxide in de atmosfeer begon te stijgen. Deze stijging is dus duidelijk door de mens veroorzaakt. Dat kon niet zonder gevolgen blijven.

De gevolgen

Planten zijn dol op kooldioxide. Hoe meer hoe beter. Planten zijn ook dol op warmte. Hoe warmer hoe beter. Planten hebben vocht nodig. Als het warmer wordt krijg je meer verdamping maar ook meer wolken en neerslag. Maar de verdamping is niet gelijk verdeeld en neerslag ook niet. Maar globaal klopt het verhaal. Planten worden actiever en onttrekken meer kooldioxide aan de atmosfeer. Maar niet in voldoende mate. Mensen pompen meer kooldioxide in de atmosfeer dan planten er uit kunnen halen. Het gehalte aan kooldioxide zal dus stijgen. Daardoor wordt het warmer. Maar waarom eigenlijk? Waarom leidt een stijging van kooldioxide in de atmosfeer er toe dat de gemiddelde temperatuur van het oppervlakte van de Aarde stijgt? Welk mechanisme zorgt hier voor? Daar over gaat de volgende paragraaf.

Het mechanisme

Het mechanisme waardoor een toename van kooldioxide leidt tot een stijging van de gemiddelde temperatuur van het oppervlakte van de Aarde is eigenlijk heel simpel. Kooldioxide heeft veel meer absorptielijnen in de relevante gebieden van het spectrum van de Aarde en de zon dan de meest voorkomende gassen zoals stikstof en zuurstof. Daardoor kan het veel meer straling absorberen. Een extra toevoeging van kooldioxide aan de atmosfeer leidt tot extra absorptie van het infrarood van het spectrum van de zon en het verre infrarood van het spectrum van de Aarde. Dit warmt de atmosfeer extra op. De atmosfeer wordt hierdoor warmer en zoals ieder voorwerp dat warmer wordt, straalt het meer energie uit. Dit vindt plaats in alle richtingen. Een deel van de extra energie bereikt het oppervlakte van de Aarde. Het oppervlakte van de Aarde absorbeert deze extra energie en zal hierdoor opwarmen. Hierdoor gaat ook het oppervlakte van de Aarde meer energie uitstralen. Deze extra energie wordt dan weer deels door de kooldioxide van de atmosfeer geabsorbeerd. Enz. Het resultaat is een positieve terugkoppeling tussen de atmosfeer en het oppervlakte van de Aarde. Beide werken op elkaar in en versterken het proces van de opwarming van zowel de atmosfeer als wel van het oppervlakte van de Aarde. Het is via dit in wezen heel simpel mechanisme dat een toevoeging van extra kooldioxide leidt tot de opwarming van de Aarde. Daarbij dient men te bedenken dat de situatie overdag anders is dan de situatie ‘s-nachts. Overdag stralen zowel de Aarde als wel de zon energie in de atmosfeer. Hierdoor warmt deze op. Extra broeikasgassen zoals kooldioxide zorgt voor extra opwarming overdag. ‘s-Nachts straalt alleen de Aarde haar energie in de atmosfeer. Hierdoor koelt ze af. Extra kooldioxide zorgt er voor dat het minder afkoelt. Deze effecten, extra opwarming overdag en minder afkoeling ‘s-nachts, kun je simuleren in een simpel model. Het model is al eerder gebruikt in het artikel “”Waarom neemt het verschil tussen dag en nacht toe”” Het kan gewoon worden overgenomen en ziet er als volgt uit;

tab-1-simulatie-bkg

Tabel I – Simulatie van effect van extra opwarming en minder afkoeling

In de tabel zijn de volgende zaken weer gegeven. We beginnen met periode 0 en zien dan de T-gem. Dat is de gemiddelde temperatuur van de Aarde over een heel etmaal. De T-max, dat is de gemiddelde temperatuur overdag, T-min, de gemiddelde temperatuur ‘s-nachts en het verschil tussen beide de T-verschil. We zien de opwarming overdag en de afkoeling ‘s-nachts. We laten nu per periode de opwarming overdag steeds iets oplopen en de afkoeling ‘s-nachts steeds iets verminderen. Dit is wat in essentie plaats vindt als je het gehalte aan kooldioxide steeds iets laat oplopen. Het jaar in jaar uit meer CO2 in de atmosfeer lozen dan de natuur er uit kan halen zorgt uiteindelijk voor de opwarming van de Aarde.
De maximum temperatuur en minimum temperatuur stijgen. De gemiddelde temperatuur kan daar niet bij achter blijven en stijgt ook en het verschil tussen dag en nacht neemt af. Zo simpel werkt dit dus. Ieder jaar stijgt het CO2-gehalte. Ieder jaar vindt de terugkoppeling plaats tussen de atmosfeer en het oppervlakte van de Aarde. Het CO2-gehalte stijgt omdat we meer kooldioxide in de atmosfeer lozen dan dat de natuur er uit weet te verwijderen. Deze toename van het CO2-gehalte komt voor rekening van het alsmaar stijgend verbruik van fossiele brandstoffen. Het verbruik is jaar in jaar uit gestegen door de alsmaar toenemende vraag naar energie en die komt voort uit de alsmaar groeiende economie en het alsmaar stijgend welvaartsniveau. Hoe welvarende mensen worden hoe meer energie ze verbruiken. Dat geldt niet alleen voor het al welvarende Westen, dit gaat net zo goed op voor de ontwikkelingslanden. De mensen die daar wonen willen net zo welvarend worden als wij voor ons zelf vanzelfsprekend vinden. Wat wij voor ons vanzelfsprekend vinden als welvaartsniveau kunnen we de mensen in de ontwikkelingslanden niet ontzeggen ook al betekent dit een aanzienlijke toename in energieverbruik. Maar dit betekent wel dat de kooldioxide uitstoot nog aanzienlijk zal groeien. Dit is in het kort de situatie die leidt tot het opwarmen van de Aarde. De oplossing is een mix van energiebesparing en het overschakelen van fossiele brandstoffen zoals steenkool, aardolie en aardgas naar duurzamere alternatieven zoals windenergie, zonne-energie enz. Het kan. Het onderstaande plaatje laat dit zien;

global_carbon_project-s66_2019_carbon_intensity_of_economy

Figuur 1 – Globale CO2-emissies en intensiteit

Het gaat bij dit plaatje ook om aan te tonen dat crisis in het verleden slechts tot een tijdelijke vermindering van de CO2-emissies hebben geleid. Dit zal uiteindelijk ook bevestigd worden voor de huidige corona crisis. De economie ligt tijdelijk plat maar zal zich weer snel weten te herstellen zoals dit in het verleden steeds plaats heeft gevonden. Dit is wat business as usual inhoudt. Wat blijft is de dalende lijn die hoort bij de rechter y-as en die de CO2-intensiteit van een standaard hoeveelheid economisch product laat zien. Het plaatje laat zien dat de intensiteit ruim gehalveerd is in de afgelopen 50 jaar. En dit zonder dat men bezig was met terugdringen van de emissies. Het werd bereikt omdat men wilde bezuinigen op het verbruik van energie en dus brandstof. Brandstof en energie zijn nu eenmaal niet gratis. Het kost geld. Besparen op het verbruik ervan levert dus geld op. En dit kun je gebruiken om er allerlei leuke dingen mee te doen. Stel je eens voor wat je bereiken kunt als je wel op uit om de CO2-emissies terug te dringen. Mensen die zeggen dat het onmogelijk is zijn negatief bezig. Negatieve mensen kun je maar beter mijden wist Albert Einstein al. Ze verzinnen een probleem voor iedere oplossing. Je dient juist positief te denken en dan vindt je vanzelf oplossingen voor ieder probleem.

Conclusies

Een toename van het CO2-gehalte van de atmosfeer leidt tot een stijging van de gemiddelde temperatuur van het oppervlakte van de Aarde. Maar niet door het mechanisme van het versterkt broeikaseffect. De Aarde heeft geen broeikaseffect. Het verloopt dus via een ander mechanisme. Dit mechanisme is verbluffend simpel. Broeikasgassen zoals kooldioxide absorberen veel meer infrarood van de zon en ver infrarood van de Aarde dan de meest voorkomende gassen zoals stikstof en zuurstof. Door deze absorptie warmt de atmosfeer op. Doordat de atmosfeer warmer wordt straalt ze meer energie uit. Een deel van deze extra energie bereikt het oppervlakte van de Aarde. Het oppervlakte absorbeert een deel van deze extra energie en warmt daardoor op en zal extra energie uitstralen. Deze wordt dan weer door de atmosfeer geabsorbeerd. Toevoegen van extra broeikasgassen zoals kooldioxide versterken deze positieve terugkoppeling. Deze terugkoppeling werkt overdag iets anders dan ‘s-nachts. Overdag krijg je meer opwarming en ‘s-nachts krijg je minder afkoeling. Beide effecten kun je met een simpel model simuleren. Uit de simulatie blijkt dat zowel de maximum temperatuur als wel de minimum temperatuur stijgt. Daardoor zal ook de gemiddelde temperatuur stijgen en wordt het verschil tussen dag en nacht kleiner. Zolang de mensheid ieder jaar meer CO2 in de atmosfeer uitstoot dan de natuur er uit kan halen zal het gehalte aan kooldioxide blijven stijgen en zal de opwarming van de Aarde door blijven gaan. Het probleem van de opwarming zal niet opgelost worden door de corona crisis. Hoe diep deze er ook mag inhakken, de ervaring leert dat economisch herstel vrij spoedig volgt en dat het dan weer business as usual is. Wat nodig is een langdurig volgehouden streven om de kooldioxide emissies omlaag te brengen. Het is mogelijk, dat leert de ervaringen van de afgelopen jaren maar dan moet er zonder pardon en zonder uitzonderingen te maken een prijskaartje hangen aan het uitstoten van kooldioxide. Alleen als mensen zien wat het kost en wat ze dus kunnen besparen en hoeveel dat oplevert zal het terugdringen van de emissies uiteindelijk succesvol zijn. Het is moeilijk maar het is mogelijk. Luister niet te veel naar negatieve mensen want die komen alleen maar met een probleem voor iedere oplossing in plaats van dat ze zoeken naar oplossingen voor problemen.

Literatuurlijst

Deel 1 – De opwarming van de Aarde
Deel 2 – De toename van CO2
Deel 3 – Het verband tussen CO2 en de opwarming van de Aarde
Deel 4a – Broeikaseffect – ja of nee
Waarom neemt het verschil tussen dag en nacht toe?
Wikipedia – John D. Rockefeller
Wikipedia – Standard Oil
Albert Einstein – 100 citaten, quotes en wijsheden

Over Raymond Horstman

Onderzoeker, analist, schrijver. Havo B-pakket, HBO analytische chemie en propedeuse Bestuurskunde aan de Universiteit van Twente. Een brede belangstelling in algemene zaken en een bijzondere interesse in klimaatstudies. Mijn woonplaats wordt door een bekend schrijver die er gewoond heeft omschreven als het "onliefelijk stadje E.". Een bekend dichter had het over het einde van de spoorlijn. Het is een fijne stad om in te wonen. Kort samengevat: E. heeft het!
Dit bericht werd geplaatst in artikel en getagged met . Maak dit favoriet permalink.

3 reacties op Deel 4b – De opwarming van de Aarde verklaard

  1. Pingback: Deel 6 – Verklaring, modelvorming en dataverzameling | Raymond FANTASTische Horstman

  2. Pingback: Overzicht van de nieuwe serie artikelen | Raymond FANTASTische Horstman

  3. Pingback: Deel 7 – De simulaties en verklaring voor opwarming | Raymond FANTASTische Horstman

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s

Deze site gebruikt Akismet om spam te bestrijden. Ontdek hoe de data van je reactie verwerkt wordt.