Arthur 2 achtergrond co2_molecules

Een gastbijdrage van Arthur Rörsch.

Een samenvatting van bevindingen, nader in detail te verwoorden in de ‘Working Paper on the Rethinking of the Origin of the Earth Greenhouse Effect´.

(1) De theorie van het effect van een broeikasgas is gebaseerd op eenvoudige natuurkunde.

Gebruikelijke toelichting.

De basis is de waarneming dat lucht die infrarood straling (IR) absorberende moleculen (H2O en CO2) bevat, deze zullen opwarmen omdat zij lichtkwanten invangen waarvan de energie vervolgens wordt overgedragen als kinetische energie aan alle aanwezige moleculen, dat primair tot temperatuurverhoging van het gehele gasmengsel leidt (zonder op voorhand een ander koelingsproces in aanmerking te nemen) .

Weerwoorden.

(1a) Het fysische proces is niet zo simpel. De bij de absorptie betrokken golflengten van water en CO2 overlappen elkaar. Een hoeveelheid inkomende stralingsenergie kan maar één keer in een equivalente hoeveelheid kinetische energie worden omgezet, niet vermeerderd worden. In de atmosfeer treedt onder invloed van de zwaartekracht adiabatische expansie gepaard gaande met drukverlaging en afkoeling op. (Te berekenen met de eerste hoofdwet van de thermodynamica). De IR-actieve moleculen zetten ook weer kinetische energie in straling om, die wordt uitgezonden waarmede ook koeling in het gasmengsel wordt opgewekt. De wisselwerking tussen de golflengten van de IR actieve moleculen is ingewikkeld omdat onder invloed van druk- en concentratieveranderingen de breedte van spectraalbanden verandert en daarmede de wisselwerking van hun overlap.

(1b) De natuurkunde die aan de atmosferische wetenschappen ten grondslag ligt, is zeer ingewikkeld omdat de optredende fysische processen wiskundig slechts met niet-lineaire partiële differentiaal vergelijkingen kunnen worden beschreven, waarvan de uitkomsten alleen met behulp van computers kunnen worden gesimuleerd, waarop toekomstvoorspellingen worden gebaseerd. Door de wisselwerking tussen deze processen (complexe positieve en negatieve feedback invloeden) leidt deze wiskunde zelfs tot de zogenaamde ‘wet’ van de voorspelbare onvoorspelbaarheid van de uitwerking van de processen omdat zeer kleine veranderingen onverwachte gevolgen op een tijdschaal kunnen hebben.

(1c) We hebben te maken met een atmosferisch systeem waar een continue energiestroom doorheen loopt. Hierdoor krijgen de processen op grond van de tweede hoofdwet van de thermodynamica een andere uitwerking dan in een gesloten systeem dat naar een zogenaamde evenwichtstoestand met maximale entropie streeft. Er ontstaat een dynamische niet-evenwichtstoestand (met een zogenaamde entropie-‘sink’) die processen binnen bepaalde grenzen houdt, gekenmerkt door mechanismen van optredende zelf-regulatie tussen meerdere fysische processen die tegelijkertijd optreden.

(2) Zonder broeikasgassen zou de aardbol een ijsbal zijn.

Gebruikelijke toelichting.

De jaarlijks van de zon ontvangen stralingsenergie is onvoldoende om het aardoppervlak op de huidige gemiddelde temperatuur van 16 graden C te houden. De aanwezigheid van broeikasgassen is noodzakelijk om de afkoeling tot beneden het vriespunt te voorkomen.

Weerwoorden

(2a) De Aarde zou gedeeltelijk een ijsbal zijn maar ook oververhit raken. Zoals op de Maan het geval is, die dezelfde hoeveelheid zonenergie ontvangt. De oorzaak daarvan is de volledige afwezigheid van een gasatmosfeer. Gedurende de maan-dag bereikt de oppervlakte temperatuur aan diens equator +117 graden C; gedurende de nacht -178 graden C.

(2b) In aanwezigheid van lucht zonder broeikasgassen ontstaat echter een luchtuitwisseling tussen een door de Zon belicht deel en dat daarvan verstoken is, opgewekt door het temperatuurverschil die de overmaat ontvangen warmte aan de equator over het gehele hemellichaam herverdeelt. Op de waterplaneet zijn de zeestromingen bovendien van niet te onderschatten betekenis.

(2c) Op het zonbelichte deel van de Maan strijden twee stralingseffecten aan het oppervlak om een resultaat: De binnenkomende kortgolvige zonstraling die opwarmt, het uitgaande langgolvige IR dat door het oppervlak wordt opgewekt, die koelt. In afwezigheid van lucht zou hierdoor de evenwichtstoestand van + 117 graden C worden bereikt. Is er wel sprake van bovenstaande lucht dan wordt deze ook opgewarmd. Deze gaat opwaarts stromen en daarbij eveneens afkoeling veroorzaken. Laatst genoemde proces draagt bij aan het verlagen van de oppervlaktetemperatuur en de onderliggende ondergrond. Waardoor deze volgens de wet van Stefan-Boltzmann minder stralingsenergie verliest. Het netto effect is dat meer warmte afkomstig van de Zon aan het oppervlak en in de ondergrond wordt vastgehouden. Dit veroorzaakt met de luchtuitwisseling tussen een belicht en onbelicht deel een ‘broeikaseffect’ voor het hemellichaam als geheel, dat wordt opgewekt door de warmtewinst die aan de equator wordt opgewekt, zonder aanwezigheid van IR-actieve moleculen.

(2d) De lucht stroomt aan de bovenkant van deze atmosfeer van het belichte naar het onbelichte deel en aan het oppervlak in de omgekeerde richting. (Wet van behoud van massa).

Indien de lucht IR-actieve moleculen bevat, zoals op Aarde het geval is, wordt in de bovenstroom hierdoor een uitstraling naar het heelal opgewekt, waardoor in het systeem als geheel een afkoeling wordt veroorzaakt die het gemiddelde van de potentieel extreem optredende temperaturen verandert.

(3) De temperatuurstijging van de atmosfeer gedurende de vorige eeuw kan alleen verklaard worden door de verandering van de CO2concentratie in de atmosfeer.

Gebruikelijke toelichting.

Deze is gebaseerd op de in (1) en (2) weergegeven toelichtende voorveronderstellingen zonder de weerwoorden in aanmerking te nemen.

Weerwoorden.

(3a) Hierbij wordt voorbijgegaan aan de waarnemingen op een geologische tijdschaal over temperatuurschommelingen die worden toegeschreven aan kosmische verschijnselen die de hoeveelheid zonenergie die het oppervlak kan bereiken, modificeert. Men herkent in deze schommelingen als oorzaak tenminste zes (sinus-vormige) cycli met verschillende golflengten die elkaar overlappen. Indien twee cycli gelijktijdig een stijging vertonen zal de temperatuur boven gemiddeld stijgen, indien het omgekeerde het geval is, dalen. Het netto effect op een bepaald tijdstip hangt af van de bestaande faseverschuiving tussen de cycli en hun golflengten die sterk uiteenlopen tussen miljoenen jaren en delen van eeuwen.

(3b) De stijging van de temperatuur gedurende het tweede deel van de 20ste eeuw en de stabilisatie daarvan in de eerste decennia van de 21ste kan theoretisch worden verklaard door het netto effect van de cycli waarin tenminste één aanvankelijke een stijgende en daarna een dalende tendens vertoonde.

(4) De stijging van de CO2-concentratie in de atmosfeer kan uitsluitend aan toenemende humane emissie worden toegeschreven.

Gebruikelijke toelichting.

CO2 afkomstig uit fossiele brandstof heeft een andere isotoop 12C/13C samenstelling dan afkomstig uit de oceanen en daaruit kan een ophoping van het eerste worden afgeleid.

Weerwoorden.

(4a) Het verschil is klein en waarnemingen hebben een behoorlijke foutenmarge. Voorts ook huidige levende planten die CO2 produceren hebben de zelfde isotoop samenstelling als die geproduceerd door fossiele brandstof. De Aarde is ‘groener’ geworden.

(4b) De toelichting gaat grotendeels voorbij aan de natuurlijke anorganische CO2-cyclus met de equatoriale wateren als bron en de poolgebieden als ‘sink’ die het naar de diepzee afvoeren waarin het een verblijftijd van ruim 1000 jaar heeft. De drijvende kracht achter deze cyclus is de lagere pH en hogere temperatuur van de equatoriale wateren, waardoor een partiële dampspanning in de atmosfeer wordt opgewekt in vergelijking tot die aan de polen. Een verstoring van deze cyclus zou op zich zelf een achterblijven van extra CO2 van humane oorsprong kunnen verklaren. Zie verder 5.

(5) De oceanen dreigen te verzuren door de stijging van het CO2 (‘koolzuur’) in de atmosfeer.

Gebruikelijke toelichting.

Indien de partiële dampspanning van CO2 in de atmosfeer stijgt zal er meer in de oceanen oplossen en dit een pH-verandering in ‘zure’ richting teweeg brengen.

Weerwoorden.

(5a) Dit zou zeker het gevolg zijn bij drukverhoging zoals die wordt toegepast bij het produceren van CO2 verrijkte ‘Spa’. Draaien we de fles open dan ontsnapt de CO2 echter snel. De atmosfeer vertoont adiabatische expansie die ook een invloed op het oplossen uitoefent. Voorts, de potentiële dampspanning boven een waterlaag wordt in de eerste plaats veroorzaakt door de pH van die laag. Zie de uitleg onder (4b).

(5b) Het is een misvatting dat de pH van de oceanen uitsluitend door de werking van de CO2-buffer zou worden veroorzaakt. Dit zou het geval zijn als geen andere zouten, positieve en negatieve ionen die de buffer in de (zoute) oceaan zouden beïnvloeden. De oceaan is daardoor niet ‘zuur’, (beneden pH 7) maar sterk ‘basisch’ (pH van de grootte orde 7.9 tot 8.2). Dankzij de aanwezigheid van Ca en Mg ionen die in de mineralen van de zeebodem worden vrijgemaakt.

(5c) De pH van de oceanen is aan het oppervlak op verschillende plekken verre van constant. Deze wordt beïnvloed door de opwelling uit de diepzee. Een theoretische berekening leert dat indien over een oppervlak zo groot als Nederland de pH 0.1 eenheid zou dalen, dit de huidige accumulatie van CO2 kan verklaren.

(5d) We hebben hierbij te maken met de verwisseling van een oorzaak-gevolg relatie. Het gaat om het effect dat lokale pH daling, de partiële CO2- spanning in de atmosfeer zal verhogen en niet omgekeerd.

(6) Alle waargenomen verschijnselen van klimaatverandering te samen genomen wijzen op een AGW (‘Anthropogenic Global Warming’).

Gebruikelijke Toelichting.

Deze ontbreekt. Het is een ad hoc uitspraak.

Weerwoorden.

(6a) Deze opvatting is gebaseerd op het verwijzen naar wetenschappelijke autoriteit van ‘reviewers’ die van vooringenomen stellingen uitgaan en deze ‘politiek’ uitdragen in ‘summaries for policymakers’ (SPMs).

(6b) Systematisch wordt voorbij gegaan aan de argumenten die fysisch en meteorologisch onderlegde wetenschappers te berde brengen, weergegeven in de bovenstaande weerwoorden, waarvan de essentie is dat men juist niet alle waargenomen processen met elkaar in verband weet te brengen wat betreft hun veronderstelde complexe interactie in de aardse atmosfeer.

(6c) Is de eindconclusie gerechtvaardigd dat de huidige consensuscultuur die vanuit het IPCC wordt verkondigd, het gevolg is van onvermogen van experts op een bepaald gebied, om over de grenzen van hun eigen discipline heen te kijken?

Aldus Arthur Rörsch.

Voor mijn eerdere bijdragen over klimaat en aanverwante zaken zie hierhier, hier, hier en hier.