Deel 1a – Aanvulling opwarming Aarde

Deel 1a – Aanvulling op de opwarming van de Aarde

Inleiding

In deel 1 – De opwarming van de Aarde heb ik reeds aandacht besteed aan processen van dimming en brightening. Bij dimming gaan we er van uit dat door de luchtvervuiling de atmosfeer minder transparant wordt. Daar door kan een geringer deel van de beschikbare hoeveelheid zonne-energie aan de top van de atmosfeer het oppervlakte van de Aarde bereiken. Dit leidt tot afkoeling. Bij brightening gaat men de luchtvervuiling tegen met als gevolg dat de atmosfeer weer helderder wordt. Hier door kan een groter deel van de beschikbare zonne-energie het oppervlakte bereiken. Dit leidt tot opwarming. Naast deze processen is er nog de stijging van het CO2-gehalte van de atmosfeer en dit leidt all things equal tot opwarming. Ik ben er vanuit gegaan dat dimming en brightening krachtige processen zijn. Vergelijkbaar met de opwarming door het stijgend CO2-gehalte. Met als gevolg een duidelijk patroon van afwisselend afkoeling(dimming) en opwarming(brightening) met als tipping point circa 1975. In het onderstand plaatje is dit als volgt weergegeven;

Figuur 1 – Dimming en brightening vanaf 1948

Dit plaatje geeft de globale temperatuur anomalie ten opzichte van de basisperiode 1979-2000 weer vanaf 1948. Het plaatje is afkomstig van de door mij veel gebruikte website Climate Renalyzer. Ook in dit artikel zullen we gebruik maken van data van deze website. In dit plaatje gaan we er vanuit dat processen van dimming en brightening globaal zijn en dat de opwarming van de Aarde pas echt op gang komt vanaf 1975. Of dit werkelijk zo is heb ik niet nader onderzocht. Dit is iets wat ik in deze aanvulling alsnog wil uitzoeken. De onderzoeksvraag luidt; Zijn de processen van dimming en brightening inderdaad globaal of beperken ze zich tot het noordelijk halfrond? Waar komt deze onderzoeksvraag vandaan? In de rubriek temperatuur anomalie van de maand juli ben ik tot de vaststelling gekomen dat in elk geval voor de afgelopen 24 maanden, augustus 2019 tot en met juli 2021, de opwarming van de Aarde volledig voor rekening komt voor het noordelijk halfrond. Het zuidelijk halfrond heeft hier vrijwel niets aan bijgedragen bracht mij tot de vraag hoe dit er uit ziet voor een langere periode. Om hier achter te komen ga ik verder met de data die via de website Climate Reanalyzer beschikbaar wordt gesteld. Wat we willen weten is hoe het verschil in opwarming tussen de beide halfronden zich ontwikkeld voor de periode waar over we data hebben.

Verschil tussen de beide halfronden

De vraag die mij bezig houdt is of bij de opwarming van de Aarde ook over een langere periode het zuidelijk halfrond achter blijft op het noordelijk halfrond. Dit wordt vaak beweert. Maar klopt dit ook? De beste manier om hier achter te komen is om het zelf te onderzoeken. Daar is data voor nodig. De website van Climate Reanalyzer biedt deze data aan. Dat wil zeggen over de periode van 1948 tot en met heden. Over deze periode kan ik de ontwikkeling van de opwarming van de Aarde volgen. Dit zowel globaal als wel voor beide halfronden afzonderlijk. Dan kun je ook het verschil volgen tussen beide halfronden. Alleen met deze opsplitsing laat de onderzoeksvraag zich beantwoorden. Zonder data verzandt het onderzoek in speculatie. Speculatie in de zin van dat het noordelijk halfrond meer vasteland heeft en het zuidelijk halfrond meer oceaan. Dat het vasteland sneller zou opwarmen dan de oceaan en dat het dus voor de hand ligt dat het noordelijk halfrond sneller opwarmt. Nu is dit best mogelijk maar bij gebrek aan data is dit niet vast te stellen. Men dient dit soort ad hoc verklaringen met een korreltje zout te nemen. Het moet wel onderzocht kunnen worden. Voor onderzoek is data nodig en dankzij de website is die in elk geval vanaf 1948 beschikbaar. Omdat de data voor zowel het noordelijk halfrond als wel het zuidelijk halfrond beschikbaar is en deze de zelfde basisperiode hanteert kunnen we eenvoudig het verschil nemen tussen beide halfronden. Dat is gewoon en heel simpel de temperatuur anomalie van het noordelijk halfrond minus het zuidelijk halfrond. Laten we deze bewerking op de data uitvoeren en kijken wat dit oplevert;

Figuur 2 – Het verschil in temperatuur anomalie tussen beide halfronden

Het figuur oogt misschien wat druk maar het gaat vooral om de trendlijnen van de temperatuur anomalie ten opzichte van de basisperiode 1979-2000. Het gaat hier om jaarcijfers. De trendlijnen voor 1975 en na 1975 zijn afzonderlijk bepaald. Ze sluiten nagenoeg naadloos aan. Vanaf 1975 zien we dat het verschil tussen het noordelijk halfrond en het zuidelijk halfrond toeneemt. Voor die tijd gold precies het omgekeerde. Het verschil nam juist af. Er is dus iets ingrijpend veranderd in 1975. Dit maakt het jaar 1975 tot een goede kandidaat voor een tippingpoint. Wat heeft gezorgd voor deze omslag? Laten we beginnen met het weergeven van de grafieken voor de opwarming van de beide halfronden afzonderlijk. We beginnen met de ontwikkeling van de opwarming op het noordelijk halfrond;

Figuur 3 – Opwarming noordelijk halfrond

Het beeld voor het noordelijk halfrond laat een scherpe knik zien voor het jaar 1975. De trendlijnen voor 1975 en na 1975 zijn afzonderlijk bepaald en sluiten nagenoeg naadloos aaneen. Met andere woorden 1975 is een omslag geweest. Voor 1975 daalde de temperatuur op het noordelijk halfrond. Hetgeen vreemd is want het CO2-gehalte steeg ook toen wel degelijk. Na 1975 stijgt de temperatuur weer. Hetgeen in overeenstemming is met de theorie dat een stijging van het CO2-gehalte all things equal leidt tot een stijging van de temperatuur. Het zit hem in de woorden all things equal. Er zijn in elk  blijkbaar voor 1975 meer dingen veranderd. Dingen die er toegeleid hebben dat de temperatuur op het noordelijk halfrond is gedaald. We zullen later ingaan op de vraag wat dit kan zijn geweest. Maar nu gaan we eerst een blik werpen op de opwarming in het zuidelijk halfrond. Daar voor hebben we de volgende figuur;

Figuur 4 – Opwarming zuidelijk halfrond

Dit beeld ziet er heel anders uit. De opwarming van het zuidelijk halfrond is voor 1975 en na 1975 vrijwel op het zelfde tempo door gegaan. Dit is in overeenstemming met de theorie dat een stijging van het CO2-gehalte leidt tot een opwarming van de Aarde. Ook voor het zuidelijk halfrond zijn de trendlijnen voor 1975 en na 1975 afzonderlijk bepaald. Ze sluiten nagenoeg naadloos op elkaar aan. Alleen is in het zuidelijk halfrond geen sprake van een knik in de ontwikkeling van de opwarming. Die gaat continu door. Door de opwarming van de Aarde op te splitsen voor de ontwikkeling op het noordelijk en het zuidelijk halfrond afzonderlijk zie je interessante dingen. Wat ook de oorzaak mag zijn van de daling van de temperatuur op het noordelijk halfrond voor 1975, Het is geen globaal proces. Het werkt alleen op het noordelijk halfrond en niet op het zuidelijk. Dit beperkt onze keuze voor potentiële oorzaken. Zonnevlekken als oorzaak voor de daling voor 1975 is onwaarschijnlijk. Waarom immers een afkoeling op het noordelijk halfrond en een opwarming op het zuidelijk halfrond? Dit klinkt niet logisch. Als oorzaak vallen zonnevlekken dan ook af.

Doorat de ontwikkeling van de opwarming op het noordelijk en het zuidelijk halfrond verschillend zijn geweest voor 1975 kun je ook voor de globale ontwikkeling verschillen verwachten. De globale opwarming is immers het gemiddelde van beide halfronden. Laat ons dus eerst kijken naar het globale beeld van de opwarming van de aarde en dan speculeren over mogelijke oorzaken voor de verschillen voor beide halfronden. Het globale plaatje ziet er als volgt uit;

Figuur 5 – Opwarming globaal

Door de tegengesteld ontwikkelingen op het noordelijk en het zuidelijk halfrond zien we voor 1975 vrijwel geen opwarming. Dit komt dus niet omdat het CO2-gehalte niet zou zijn gestegen Dat is het wel degelijk maar omdat er ook andere en blijkbaar zeer sterke processen een rol spelen. Processen die hoewel alleen op het noordelijk halfrond actief dusdanig sterk waren dat ze ook globaal de opwarming van de Aarde hebben weten te verstoppen. Het is door opsplitsing van de opwarming in de beide halfronden dat we weten dat er wel degelijk sprake is geweest van opwarming. Het is dus niet zo dat de opwarming van de Aarde pas begint in 1975. Dat zou heel vreemd zijn geweest. Immers het begin van de industriële revolutie wordt door het IPCC al in 1750 gelegd terwijl de eerste stoommachines al in 1700 commercieel gebruikt werden. Deze vrij plompe en inefficiënte machines werden gebruikt om de kolenmijnen droog te pompen. Er was geen andere manier om dit voor elkaar te krijgen. Hierdoor kon men dieper de mijn in en veel meer kolen delven om aan de alsmaar toenemende vraag aan steenkool te voorzien. Het verbranden van deze steenkool is het begin van het stijgen van het CO2-gehalte. Eerst nog vrij langzaam maar spoedig een stuk sneller. Ook andere landen wilden graag gebruik maken van de mogelijkheden. In Nederland was al vroeg een stoommachine aanwezig. Heel typisch voor Nederland werd deze gebruikt om polders droog te malen en naar verluid werd de machine gestookt met turf. Een half fossiele brandstof. Dus waarom zou de opwarming van de Aarde dan pas in 1975 beginnen. We kunnen het begin nu al vast verder terugleggen naar minstens 1948. Dat wil zeggen voor het zuidelijk halfrond. Voor het noordelijk halfrond dienen we op zoek te gaan voor een mogelijke verklaring waarom de opwarming niet heeft plaats gevonden voor 1975. Er was sprake van een afkoeling. Dit verklaard waarom er toen gespeculeerd werd over een mogelijke nieuwe kleine ijstijd. Als je alleen naar het noordelijk halfrond keek was dit niet eens zo absurd als het nu lijkt. In de volgend paragraaf zullen we zoeken naar een mogelijke verklaring.

Wat veroorzaakt dit patroon

Het is niet de stijging van het CO2-gehalte die dit patroon veroorzaakt. All things equal leidt een stijging van het CO2-gehalte tot opwarming van de Aarde. Maar CO2 is volgens het IPCC een well mixed greenhousegas. De stijging van het CO2-gehalte is voor beide halfronden het zelfde. Waarom zien we dan wel een stijging voor het zuidelijk halfrond en niet voor het noordelijk halfrond in de periode tot 1975. Er is weliswaar een iets andere verdeling van vasteland en oceaan tussen beide halfronden maar dit kan het patroon net zo min verklaren. We zullen in een andere richting moeten zoeken en ons eerst eens afvragen waarom we eigenlijk (fossiele) brandstof verbruiken. Daar voor is het handig om de volgende formules voor ogen te houden;

C + O2 → Energie + CO2 + luchtvervuiling

Energie → Nuttige arbeid

Het verbruik van (fossiele) brandstof (C) vindt plaats om de chemische energie in de brandstof uiteindelijk om te zetten in nuttige arbeid. Bijvoorbeeld het koken van eten, het verwarmen of afkoelen van je huis, om stroom op te wekken, voor transport en vervoer en om  allerlei producten te maken die we graag willen hebben. Als bijproduct ontstaat er CO2 dat ontsnapt naar de atmosfeer. Door gebruik van fossiel brandstof krijg je een stijging van het CO2-gehalte en dat leidt dan weer tot opwarming van de Aarde. Maar er komt ook luchtvervuiling vrij. En dit heeft tot gevolg dat de atmosfeer minder transparant wordt. De hoeveelheid beschikbare zonne-energie aan de bovenkant van de atmosfeer komt minder makkelijk door. Aan het oppervlakte is minder beschikbaar en dit zorgt voor afkoeling. Het gaat om de combinatie van twee processen.

De meeste mensen wonen op het noordelijk halfrond en daar wordt ook de meeste brandstof verbruikt. Daar vindt dan ook de meeste CO2-emisie plaats en de meeste luchtvervuiling. CO2 is well mixed vooral omdat het lang blijft rondhangen in de atmosfeer. Het gehalte in de atmosfeer is gelijk voor het noordelijk halfrond en het zuidelijk halfrond. Dat geldt in veel mindere mate voor luchtvervuiling. Die wordt veel sneller uit de atmosfeer verwijderd. Dit gebeurt door uitregenen. Daardoor kan luchtvervuiling niet goed doordringen in het zuidelijk halfrond. Het effect van luchtvervuiling die ook wel dimming wordt genoemd treedt dus wel op in het Noordelijk halfrond maar niet op het zuidelijk halfrond. Dimming is een heel sterk effect geweest. De opwarming van de Aarde door het stijgend CO2-gehalte werd meer dan ongedaan gemaakt door dimming. Het werd niet warmer op het noordelijk halfrond maar juist kouder. In het zuidelijk halfrond vond dimming niet plaats en werd het door het stijgend CO2-gehalte wel warmer. Dit is in het kort wat gebeurde in de periode van 1948 tot 1975. Door dit verschil in patroon van opwarming leek het net of er helemaal geen opwarming heeft plaats gevonden voor 1975. Maar dit is schijn. De opwarming door het stijgend CO2-gehalte was er wel maar werd gecamoufleerd door de dimming op het noordelijk halfrond. Dimming door luchtvervuiling is ook antropogeen net als de stijging van het CO2-gehalte. In de volgende paragraaf zullen we ons bezig houden met de vraag waarom er en eind kwam aan het proces van dimming.

Waarom kwam er een einde aan dimming

Dimming veroorzaakt door luchtvervuiling mag dan een effectieve methode lijken om de opwarming van de Aarde tot staan te brengen maar is super ongezond. Het is heel schadelijk voor de volksgezondheid. Daarbij kan men denken aan de Grote smog in London in het begin van de 50tiger jaren. Duizenden mensen zijn toen gestorven aan de gevolgen van een super ongezonde mix van rook uit de vele kolen gestookte kachels en  door fabrieksschoorstenen uitgebraakte vervuiling en mist die heel dicht is. Je zag geen hand voor je ogen en de lucht was weerzinwekkend vies en ziekmakend. Dit was in Groot Brittannië alvast het signaal dat er iets moest gebeuren. Men ging de luchtvervuiling te lijf met een reeks van voorschriften en maatregelen. Men schreef het gebruik toe van schonere vormen van steenkool zoals antraciet. Ook werd het uiterst schadelijk zwavel verwijderd uit aardolie. Men ging verder over van het vervuilende steenkool naar het schonere aardgas. Verder waren er de twee olie crises in de 70tiger jaren. De wereld werd er aan herinnerd dat energie niet gratis is maar best wel duur. Daarna kreeg je de ineenstorting van het Oostblok. Hun uiterst vervuilende industrie legde het loodje toen ze geconfronteerd werden me de veel efficiëntere productie van bedrijven in de rest van de wereld. Het gevolg is een langzaam maar zeker verminderen van de luchtvervuiling. Ondertussen gong de natuur vrolijk verder met het uitwassen van de kuchvervuiling. Het leidde tot de beruchte zure regen va de 80tier jaren. Ook dit lokte weer maatregelen uit om de luchtvervuiling nog verder aan te pakken. Niet dat de lucht nu volledig schoon is. Dat is zeker niet waar. Toen de wereld overging tot de lock down om de corona pandemie er onder te krijgen bleek pas hoe erg de luchtvervuiling vaak nog is. Maar het is wel degelijk verminder. Dimming ging over in brightening. De atmosfeer werd transparanter en en groter deel van de beschikbare zonne-energie wist het oppervlakte te bereiken. Dit leidde tot opwarming. Maar dit proces vond net als dimming vooral plaats op het noordelijk halfrond. Het zuidelijk halfrond werd niet geremd door dimming waardoor het niet profiteert van brightening. Het tempo van de opwarming bleef daar gelijk. Maar op het noordelijk halfrond kreeg je een scherpe overgang van daling van de temperatuur naar een heel hoge opwarming. Het is het stijging van het CO2-gehalte dat niet langer werd tegengewerkt door dimming plus het sterke effect van brightening. De opwarming gaat vandaag de dag op het noordelijk halfrond opeens heel erg snel. In de volgende tabel kun je zien hoe de opwarming van de Aarde zich heeft ontwikkeld;

Tabel – 1 De opwarming van de Aarde per halfrond en periode

Voor de periode van 1948 tot 1975 was er wel degelijk sprake van opwarming door het stijgend CO2-gehalte. Dat laat de ontwikkeling van het zuidelijk halfrond(ZH) zien. In het noordelijk halfrond(NH) werd dit gecamoufleerd door dimming. Daardoor leek het of er ook globaal nauwelijks opwarming plaats vond. Dit heeft ook klimaatwetenschappers op het verkeerde been gezet. Het leek mogelijk dat we op zijn minst een kleine ijstijd konden verwachten. Door gerichte maatregelen en ontwikkelingen waar we ook toen door verrast werden zoals de razend snelle ineenstorting van het Oostblok, nauwelijks langzamer dan de ineenstorting van het pro-westers regime in Afghanistan deze zomer, vond er een omslag plaats van dimming naar brightening. Voor het zuidelijk halfrond maakte dit geen verschil. De opwarming van de Aarde werd hier niet geremd door dimming en dus niet of nauwelijks  versneld door brightening. In de periode 1975 tot heden ging het op de zelfde voet door. Je kunt zeggen dat dit waarschijnlijk het echte tempo is waarop een stijging van het CO2-gehalte leidt tot opwarming van de Aarde en dat je hier ook het beste het soort verband tussen het CO2-gehalte en opwarming kunt vaststellen. Op het noordelijke halfrond vond een dramatische omslag plaats van een daling van de temperatuur naar een ongekend hoog tempo van opwarming. Dit leverde een scherpe knik op in het tempo van de opwarming. In de periode 1975 tot heden is het tempo van de opwarming meer dan dubbel zo hoog dan voor het zuidelijk halfrond. Dit komt duidelijk niet door alleen de stijging van het CO2-gehalte maar het speelt wel degelijk ook een grote rol. Alle drie processen namelijk stijging van het CO2-gehalte, dimming en brightening zijn heel krachtige processen en ze zijn alle drie antropogeen. Alle drie komen ze voort uit het simpele gegeven dat als de economie moet blijven groeien de vraag naar energie ook zal blijven groeien. De alsmaar doorgaande groei van energie werd gerealiseerd door steeds meet fossiele energie te verbruiken. Fossiel brandstof als steenkool, bruinkool, aardgas en aardolie producten als kerosine, benzine, diesel en stookolie wist op een uitstekende manier de alsmaar stijgende vraag op te vangen. Maar heeft nadelen waar we eigenlijk nooit over na hebben willen denken zoals CO2-emissies en luchtvervuiling. Te lang hebben we rokende schoorstenen gezien als een teken van welvaart. Dat waren ze niet. Ze waren een bron van luchtvervuiling en heel schadelijk voor de volksgezondheid. Het was en is juist om luchtvervuiling aan te pakken en te reduceren tot een absoluut minimum. Luchtvervuiling is noch globaal noch in Nederland iets van het verleden. Het kan nog veel minder en ook de natuur draagt er in zoverre aan mee dat het door zal gaan om vervuiling uit de lucht te verwijderen. In zoverre is brightening zowel een oorzaak van opwarming van de Aarde als een vorm van een positieve terugkoppeling. Door opwarming van de Aarde krijg je meer verdamping. De atmosfeer kan weliswaar meer vocht vast houden maar uiteindelijk krijg je ook meer condensatie en dus regen en zal de atmosfeer schoner worden met als gevolg dat een groter deel van de beschikbare zonne-energie het oppervlakte van de Aarde bereikt en extra hierdoor  opwarming gaat geven. Dit kan echter geen argument zijn om tegen gaan van luchtvervuiling opeens maar achterwege te laten. Luchtvervuiling is geen maatregel tegen de opwarming van de Aarde want het is veel te schadelijk.

Conclusies

Naast het stijgen van het CO2-gehalte dat tot opwarming leidt heb je nog twee uiterst krachtige mechanismen. Het een is dimming, het door luchtvervuiling minder transparant worden van de atmosfeer. Het andere is brightening het tegen gaan van de luchtvervuiling waardoor de atmosfeer weer transparant wordt. Het ene leidt tot afkoeling en het andere leidt tot opwarming. Alle drie processen zijn antropogeen. Geen van deze drie processen is bewust gezocht. Ze komen alle drie voort uit de economische groei die wel heel bewust wordt nagestreefd. Voor deze groei is steeds meer energie nodig. Fossiele brandstof is uitstekend in staat om hier voor te zorgen. De ontwikkelingen voor het noordelijk halfrond en het zuidelijk zijn niet gelijk. De meeste mensen, industrie en transport is op het noordelijk halfrond. Daar wordt de meeste energie verbruikt. Daar is de meeste uitstoot van CO2 maar ook de meeste luchtvervuiling. CO2 is een well mixed greenhousegas maar luchtvervuiling is dat niet. Het gehalte van CO2 steeg in beide halfronden maar luchtvervuiling blijft beperkt tot het noorden. Hier vond dimming plaats en later brightening. Het zuidelijk halfrond heeft over beide perioden, dimming en brightening het zelfde tempo behouden voor de opwarming van de Aarde. Het noorden vertoont een verwarrend patroon van afkoeling en opwarming. Dit heeft ook klimaatwetenschappers op het verkeerde been gezet. Hier kan men volgens mij afleiden dat de opwarming van de Aarde door onbedoeld menselijk toedoen veel eerder begint dan pas in 1975. In het rapport van WG 1 van het AR 6 van het IPCC gaat men er nog steeds vanuit dat tot 1975 de ontwikkeling globaal prima verklaard kan worden door natuurlijke ontwikkelingen. Dat is door dit onderzoek nu een stuk minder waarschijnlijk. Het begin van de opwarming kan men minstens terug volgen vanaf 1948, het begin van mijn tijdreeks. Het leek alleen maar of er tot 1975 weinig gebeurde. De opwarming van het zuidelijk halfrond door het stijgend CO2-gehalte ging samen met de zelfde mate van opwarming op het noordelijk halfrond maar gecamoufleerd door het uiterst krachtige mechanisme van dimming. Nu dimming over is gegaan in brightening is het tempo van de opwarming in het noordelijk aanzienlijk versneld. Maar dit komt door een combinatie van het stijgen van het CO2-gehalte en brightening die beide voor opwarming zorgen. Omdat het globale tempo van de opwarming gelijk is aan het gemiddelde van beide halfronden is het globale tempo van opwarming niet vrijwel volledig aan de stijging van het CO2-gehalte toe te schrijven. Het tempo van de opwarming in het zuidelijk halfrond, niet geremd door dimming en niet versneld door brightening is een betere indicatie voor de bijdrage van CO2. Dat betekend dat de klimaatgevoeligheid van een verdubbeling van het CO2-gehalte ook een stuk lager uitvalt. Hoeveel precies is iets om in deel 3a – Aanvullingen van het verband tussen CO2 en temperatuur nader te onderzoeken. Maar dit bewaar ik voor een andere keer. Deze aanvulling gaat primair over de rol die de drie voornaamste antropogene processen spelen in de opwarming van de Aarde. Ze komen alle drie voor uit een bijna onverzadigbare vraag naar energie voor een als vanzelfsprekende groei van de economie. Er is nog altijd te veel armoede in de wereld maar ook in eigen land om te kunnen zegen dat het met economische groei wel wat minder mag. Maar dat is een mening die men niet noodzakelijk hoeft te delen. Verder zijn de grafieken wel wat druk uitgevallen.

Literatuurlijst

Overzicht van de nieuwe serie artikelen

Deel 1 – De opwarming van de Aarde

IPCC – AR 6 – WG 1 & SPM

Climate Reanalyzer voor de data

Wikipedia – Luchtvervuiling

Wikipedia – De grote smog van 1952

Wikipedia – Stoommachine

Wikipedia – Industriële Revolutie

Wikipedia – Global Cooling

ETH Zurich – Institute for atmospheric and Climate Science – Global dimming & brightening