Nature roept onderzoekers op om ‘settled science’ verder te onderzoeken!

Gelukkig! Er is nog hoop voor me, zo blijkt nu uit een artikel in Nature Geoscience. Ik voelde me al klimaat-dummy sinds Jan Paul van Soest vorig jaar in de welles-nietes dialoog (zie meeste reakties) op de site van NRC’s Luttikhuis beweerde dat we het niet meer over de rol van CO2 op het klimaat hoefden te hebben. Want ‘dat broeikassen opwarming veroorzaken is gewoon middelbareschoolnatuurkunde.’ Jammer dat het kennelijk allemaal al duidelijk was want ik zat als leergierige klimaat-leek nog met zóóó veel vragen..

Zoals hoe CO2 zoveel opwarming kan veroorzaken terwijl het toch een heel zwak broeikasgas is? En het in de atmosfeer ook maar zo weinig voorkomt (0.04%)? En hoe je toch van die verre  toekomstvoorspellingen over het klimaat kunt doen terwijl het klimaat-effect van waterdamp, een veel sterker ‘broeikasgas’ en veel geconcentreerder voorkomend dan CO2, nog grotendeels onbekend is? En hoe je van het opnemen van IR straling door CO2 molekulen in de atmosfeer (radiative forcing) tot opwarming van de aarde komt, straling opnemen is toch niet hetzelfde als opwarmen? Kan ingevangen straling zichzelf opwarmen?

En is het niet strijdig met de wetten van de thermodynamica dat een kouder lichaam (atmosfeer) een warmer lichaam (aarde) opwarmt? En hoe kan het dat de mens zo’n grote en duidelijke schuldige is terwijl het verbranden van fossiele brandstoffen slechts zo’n 4% van de CO2 toevoegt aan de al bestaande ‘natuurlijke’ flux? Dat heb ik op de middelbare school allemaal gemist, een wonder dat ik een 8 had voor mijn eindexamen natuurkunde!

Broeikas voor dummies
Dat je ‘broeikas’ bij klimaatverandering niet letterlijk moet nemen kan ik begrijpen. Een broeikas warmt op doordat het binnenvallende zonlicht, en met name de IR straling, de bodem opwarmt. Het luchtlaagje direct in contact met de bodem warmt vervolgens ook op en de lucht stijgt. Dit is convectie, verplaatsing van lucht. De warme lucht stijgt op en kan niet weg, de bovenste koude laag wordt vervolgens verdreven naar onder, kan ook opwarmen bij de grond en zo herhaalt de cyclus zich. Een broeikas warmt dus niet op door straling maar door zich verplaatsende luchtlagen, convectie, die niet weg kan.  In de open atmosfeer kan dit uiteraard niet want er is geen ‘afsluiting’. Maar hoe werkt het dan wel, is dat middelbareschoolnatuurkunde?

Gelukkig zijn er dus kennelijk ook èchte klimaat-onderzoekers die nog vragen hebben, terwijl eigenlijk toch de science settled was?

That’s absolutely not true,” says Sandrine Bony, a climate researcher at the Laboratory of Dynamic Meteorology in Paris. There is a misconception that the major challenges in physical climate science are settled.

En sterker nog, ‘in fact, essential physical aspects of climate change are poorly understood.’ Die vragen zijn zelfs zo essentieel dat deze onderzoekers in Nature hun best doen om klimaatwetenschap (weer) aantrekkelijk te maken voor talentvolle physici:

Talented physical scientists are needed to help resolve mysteries that are crucial to modelling the climate — and, potentially, saving the planet — the group says, such as the ways in which clouds are formed.

Ahaa, wolkenvorming! Dus waterdamp is kennelijk inderdaad belangrijk:

A major weakness of current climate models is their limited ability to simulate the convection by which humid air is lifted into the atmosphere and which drives cloud formation and rainfall.

Convectie speelt dus een belangrijke rol in atmosferisch warmtetransport:

Bony’s team outlined four of the field’s deepest questions, including how clouds and climate interact and how the position of tropical rain belts and mid-latitude storm tracks might change in a warming world. The questions are best tackled, says Bony, by creating more realistic climate simulations — an approach that she hopes will appeal to physicists.

Gigantisch verticaal warmtetransport op ongeveer 10 km boven Thailand

Als ik het goed begrijp zijn Bony en haar collega’s het dus eens met wat van Andel al presenteerde bij het KNMI en waarvoor hij in zijn achtertuin petrischaal experimentjes deed: ‘Conclusion: what makes the surface, or climate, warm is the hindered convective heat transfer up in the atmosphere. Not the hindered radiation heat transfer, this is much smaller.’ En: ‘Waterdamp is het broeikasgas dat onze temperatuur regelt’.

Terecht dus dat Bony et al. meer informatie zoeken over de belangrijke rol die convectie van waterdamp speelt. De door van Andel gerefereerde Miskolczi stelt in zijn nieuwste publikatie ook:

The stability and natural fluctuations of the global average surface temperature of the heterogeneous system are ultimately determined by the phase changes of water. Many authors have proposed a greenhouse effect due to anthropogenic carbon dioxide emissions. The present analysis shows that such an effect is impossible.

Daar is duidelijk nog veel onduidelijkheid. En iets zegt me dat middelbareschoolnatuurkunde daar tekort schiet. Bony et al. willen ‘meer realistische klimaat-simulaties’ met een betere modellering van het effect van convectie op de warmte-verdeling op aarde. Dan zouden ze ook eens de site van Theo moeten bezoeken want ook in zijn model speelt de convectie een essentiële rol (zie hoofdstukken 6, 7 en 8).

Dat maakt het voor mij toch al een stuk duidelijker. Maar toch nog een laatste vraagje van mij als klimaatleek aan deze onderzoekers. Als er nog zoveel essential physical aspects zo poorly understood zijn, en er nog zoveel onopgeloste mysteries crucial to modeling the climate zijn, hoe kan het dan dat die modellen de basis vormen voor een extreem kostbaar energiebeleid?

 We too quickly turn to the policy implications of our work and forget the basic science,” adds Bjorn Stevens, a director at the Max Planck Institute for Meteorology in Hamburg, Germany, and a co-author of the Nature Geoscience paper.

En zo hoort u het alweer eens van een ander.

Dit heeft de zon allemaal gedaan; door het aardoppervlak op te warmen!