CO2 in onze atmosfeer is voor de mensheid een zegen en veroorzaakt geen extreme warmte, storm of regen

Ap Cloosterman.

In het artikel “Terrestrial ground temperature variations in relation to solar magnetic variability, including the present Schwabe cycle” gepubliceerd in Natural Science Vol.5 No 10,1112-1120 (2013) komen de auteurs C. de Jager en H. Nieuwenhuijzen tot de conclusie, dat de Zon in de vorige eeuw zeer actief is geweest, maar dat deze activiteit absoluut onvoldoende was om de geringe temperatuur toename vanaf 1920 te verklaren.  In meer recent onderzoek, gebaseerd op de nieuwe wijze van zonnevlek tellingen wordt dit bevestigd.

Prof. dr. C. de Jager stuurde mij het abstract van het nog niet gepubliceerde artikel en meldt in de laatste zin van zijn abstract:

After about 1920 a steep temperature increase started that cannot be explained by solar activity.

Er is gezocht naar een andere verklaring en daarbij is gewezen op de broeikastheorie (1896) van Svante Arrhenius, een Zweeds fysisch chemicus. Deze stelt, dat de atmosfeer kan opwarmen door invloed van de aanwezigheid van “broeikasgassen”, met name H2O en CO2, door absorptie van infraroodstraling die door het aardoppervlak wordt uitgezonden. En inderdaad werd in bepaalde tijdvakken een stijging van de gemiddelde wereldtemperatuur waargenomen en een aanzienlijke stijging van het CO2-gehalte van de atmosfeer. Het leek voor de hand te liggen dat deze maken had met het sterk toegenomen gebruik van fossiele brandstoffen (dit verband is overigens nooit bewezen).

CO2 heeft in de afgelopen decennia een onverdiende slechte naam gekregen als de hoofdveroorzaker van de klimaatverandering.  In dit artikel zal worden aangetoond, dat de invloed van het broeikasgas CO2 op de opwarming van de Aarde slechts klein is.  We moeten ons wel realiseren, dat het bestaan van de mensheid totaal afhankelijk is van de aanwezigheid van CO2 in onze atmosfeer.  Immers de mens samen met haar veestapel is voor voedsel volledig afhankelijk van plantaardige ingrediënten. Zie afbeelding 1.

Afbeelding 1

De aanmaak van koolhydraten (via suiker) voor ons voedsel, het plantaardig voer voor onze veestapel en de productie van zuurstof voor onze ademhaling verloopt als volgt:

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
kooldioxide, water, suiker, zuurstof.

Bij minder dan 150 ppm CO2-concentratie in de atmosfeer sterven planten en dieren en wordt leven op aarde onmogelijk.

Op dit moment bevat onze atmosfeer ongeveer 400 ppm CO2 (ppm = parts per million. 1 ppm = 0,0001%).

In maart 2015 heeft het Planbureau voor de Leefomgeving en het KNMI het rapport “Klimaatverandering – Samenvatting van het vijfde IPCC-assessment” uitgebracht. Dit rapport vermeldt o.a.:

Het is uiterst waarschijnlijk (95%) dat de mens de belangrijkste oorzaak is van de waargenomen opwarming sinds het midden van de twintigste eeuw. Dat andere factoren dan de mens verantwoordelijk zijn voor de opwarming vindt de IPCC in het vijfde assessment-rapport nog minder waarschijnlijk dan in het rapport uit 2007. Van alle door de mens uitgestoten broeikasgassen levert de stijging van het CO2-gehalte in de atmosfeer de grootste bijdrage aan de stralingsforcering.

Deze uitspraak is niet gebaseerd op experimenteel onderzoek, maar op modelleringen waarbij de negatieve terugkoppeling van verdampend water buiten beschouwing is gelaten.

In de “Summary for Policymakers” staat overigens dat de mens voor 50% verantwoordelijk wordt geacht voor de temperatuurstijging sinds 1950.

Ik heb hierover een duidelijk andere mening!

Allereerst is waterdamp voor 90% verantwoordelijk voor het broeikasgas proces. Lucht bevat 0,04% CO2 en +/- (wisselend) 4% H2O.
Afbeelding 2 is gemaakt op grond van eigen ervaringen:

Afbeelding 2

Zowel in de tropen als in de woestijn is het CO2 gehalte in de atmosfeer nagenoeg gelijk. Na zonsondergang verdwijnt de warmte in de woestijn als sneeuw voor de Zon. Het is de waterdamp, die de warmte in de tropen vasthoudt. Ondanks de aanwezigheid van 400 ppm aan broeikasgas CO2 verdwijnt de uitgestraalde warmte door het hete woestijnzand ongehinderd in de ruimte.

Er bestaat geen verschil van mening over het feit, dat CO2 een broeikasgas is. Er is wel een verschil van mening over de invloed van de hoeveelheid aan CO2 op de aardse opwarming. Afbeelding 3 geeft hier duidelijkheid over.

Afbeelding 3

Bron: Geoloog David Archibald Australië, 2010 (ppm = parts per million. 1 ppm = 0,0001%)

De invloed van CO2 is slechts 0,23 ⁰C geweest! Dit getal is verkregen door de hoogte van de blokjes uit afbeelding 3 tussen de twee niveaus op te tellen.

De grootte van de opwarming van 1,2 ⁰C tussen het begin van de industriële revolutie (1850) en 2015 is verkregen uit de gegevens van Mett Office Hadley Centre. Zie afbeelding 4.

Afbeelding 4

In afbeelding 5 is het proces van de werking van het broeikasgas vereenvoudigd weergegeven.
Toelichting: Het zonlicht, dat de Aarde bereikt heeft een golflengte van 0,15 tot 5 μm.Deze straling is met een korte golf ingetekend. (1 μm = 1 miljoenste meter.)

De Aarde absorbeert dit zonlicht en zet het om in warmte. Het aardoppervlak zendt een breed continu spectrum van infrarood straling uit. Dit is ingetekend als een wat langere golf.  Het broeikasgas CO2 absorbeert slechts bepaalde golflengtes hieruit: rond 4,26 μm en 15 μm.Bij de absorptie van infrarood straling door CO2 komt er energie vrij, welke althans ten dele wordt omgezet in “warmte” (de rest in meer langgolvige straling) en deze warmte verdwijnt naar boven in de koelere ruimte.  Door deze temperatuur stijging van de onderste luchtlaag kan de Aarde pas haar warmte kwijt als de Aarde deze temperatuur stijging overbrugd heeft en dat betekent dat de Aarde opwarmt.

Als de variatie van de Zon, zoals prof. de Jager zegt, nauwelijks een rol speelt dan is de gemiddelde wereldwijde instraling van zonlicht met een korte golflengte (0,15 – 5 μm) vrij constant en dus zal de uitstraling van infrarood licht ook gemiddeld vrij constant zijn.CO2 absorbeert dus inderdaad infraroodstraling, maar in een heel klein deel van het spectrum.

Let wel:  De door de Aarde uitgezonden golflengtes zijn dan al door de 400 ppm CO2 voor 90% ingevangen! Er is dus nog maar weinig infrarood straling van 4,26 μm en 15 μm beschikbaar om nog ingevangen te worden.Dus een toename van CO2 geeft slechts een uiterst miniem extra broeikaseffect.

Tot slot: Het CO2 molecuul valt terug in haar oude toestand onder uitzending van een straling met een langere golflengte: er is immers arbeid verricht. Dit valt ook af te leiden uit de formule van Planck:

E = h x c/λ

waarbij E=energie c = een constante (lichtsnelheid)
h = constante van Planck en λ=golflengte.
Als E dus lager wordt dan moet λ dus groter worden = golflengte wordt langer.

Na enkele keren invangen zal de straling uitgedoofd zijn.

Het warmte transport in de atmosfeer vindt nooit in de richting van de Aarde plaats, want warmte stroomt immers altijd van hogere naar lagere temperatuur.

Ik ga er dus vanuit, dat er geen sprake is van terug straling van warmte (back radiation) door CO2, zoals wel vermeld wordt in het artikel van Kevin E. Trenberth: “Changes in the Flow of Energy through the Earth’s Climate system.”

Afbeelding 5 (ontwerp: Ap Cloosterman)

Conclusie 1
Als de hoeveelheid infrarood straling vanuit de Aarde niet toeneemt en het merendeel aan infrarood straling van 4,26 μm en 15 μm is gedoofd dan heeft een stijgend gehalte aan CO2 in onze atmosfeer nauwelijks invloed meer. De grafiek in afbeelding 3 toont dit duidelijk aan.

 

Is er een verband tussen het CO2 gehalte in de atmosfeer en de gemiddelde wereldtemperatuur?

Vanaf 1958 wordt het CO2 gehalte in de atmosfeer gemeten in het observatiestation Mauna Loa op Hawaii. Er is sprake van een zekere regelmaat in de stijging van het CO2 gehalte in onze atmosfeer. Zie afbeelding 6.

Afbeelding 6

De CO2 lijn vertoont een zaagtandvorm. Dit heeft te maken met seizoensinvloeden: In de lente en het voorjaar neemt de hoeveelheid plantaardige massa op het noordelijk halfrond snel toe. Deze planten hebben dus CO2 opgenomen om te kunnen groeien. In de herfst beginnen veel eenjarige planten af te sterven en laten bomen in de gematigde gebieden van het noorden hun bladeren vallen. Die bladeren worden verteerd waardoor er in korte tijd veel CO2 vrijkomt.
Omdat verreweg de meeste gematigde gebieden op het Noordelijk halfrond liggen overheerst die trend en is de trend veroorzaakt door gematigde gebieden van het Zuidelijk halfrond nauwelijks terug te zien.

Hierbij dient wel rekening gehouden te worden met een vertraging: De uitwisseling van lucht tussen het Noordelijk en het Zuidelijk halfrond duurt ongeveer twee jaar. De CO2 concentratie op het Zuidelijk Halfrond ijlt inderdaad ongeveer 2 jaar na op die op het Noordelijk Halfrond. De CO2 opname door plantengroei is enorm: het is meer dan 3x de menselijke emissie.

Atmosferisch CO2 en de wereldtemperatuur tussen 1939 en 2009

De grafiek in afbeelding 7 is een compilatie van gemiddelde wereld(grond) temperaturen als afwijkingen van het langjarig gemiddelde voor 1939 – 2009 en de CO2 ppm gehaltes van de atmosfeer (Mauna Loa). De temperatuurlijn vertoont sterke fluctuaties. Tussen beide grafieklijnen is geen vast verband vast te stellen.
In de afbeelding is dit aangegeven met negatief (temperatuur daalt met toenemende CO2) en positief (temperatuur stijgt met toenemende CO2)

Afbeelding 7

CO2 en de wereldtemperatuur tussen 1939 en 2009.

Opmerkelijk is de daling van de gemiddelde temperatuur tussen 1939 en 1975, terwijl het CO2-gehalte voortdurend toenam.
Atmosferisch CO2 en de wereldtemperatuur tussen 1979 en 2016

Dit laatst vetgedrukte luidt een nieuwe paragraaf in.

De lineaire stijging van het CO2 gehalte in de atmosfeer tussen 1979 en heden (afbeelding 6) stemt in het geheel niet overeen met het grillig verloop van de temperatuur van de Aarde in dezelfde periode (afbeelding 8). Deze is eerst gemiddeld gestegen en daarna constant gebleven. Er waren wel grillige variaties.

De invloed van de sterke EL NIŇO’s (met name in 1998 en 2016) kan hier de oorzaak van zijn geweest.

Afbeelding 8

CO2 en de wereldtemperatuur tussen 1979 en 2016.

Conclusie 2:
De invloed van het gehalte aan CO2 in de atmosfeer op de temperatuur van de Aarde, is niet duidelijk aangetoond.

In 2006 presenteerde Al Gore zijn film ”An Inconvenient Truth”, waarin hij met de grafiek in afbeelding 9 het bewijs probeerde te leveren van een verband tussen het CO2 gehalte en de temperatuur van de atmosfeer. Het lijkt er op, dat er een correlatie bestaat tussen de temperatuurstijging in prehistorische tijden en het CO2 gehalte van de atmosfeer.  Uit onderzoek is gebleken, dat er in het verleden eerst sprake is geweest van een temperatuurstijging gevolgd (na +/- 800 jaar) door een stijging van het CO2 gehalte.

Ontgassing van het oceaanwater bleek de juiste verklaring te zijn. De oplosbaarheid van CO2 in water neemt af bij een verhoging van de temperatuur – m.a.w. bij opwarming komt CO2 vrij uit de oceanen en verhoogt het gehalte aan CO2 in de atmosfeer.

Afbeelding 9

 

 

 

 

 

Slotwoord

IPCC met haar politieke volgelingen voeren een desastreus economisch beleid met het denkbeeld, dat men in staat is om een klimaatverandering te keren door het uitbannen van het antropogene (menselijk) CO2 in onze aardse atmosfeer. Dit zal niet het gewenste effect hebben.

Het is sowieso al de vraag of de mens in staat is om het klimaat te beheersen.

In dit artikel is aangetoond, dat een toename van het CO2 gehalte in de periode vanaf de industriële revolutie nauwelijks van invloed (0,23 ⁰C op 1,2 ⁰C) is geweest op de opwarming van de Aarde.

Zolang de Aarde bestaat zijn er klimaatwisselingen geweest, die in het verleden altijd door natuurlijke oorzaken zijn aangestuurd. Er is geen duidelijke experimentele correlatie tussen het CO2 gehalte en de temperatuur van de atmosfeer.

Belangrijk is ook dat vanwege het verzadigingseffect van de IR-absorptie door CO2 niet veel temperatuurstijging meer te verwachten is. Een overmaat CO2 schaadt dan ook nauwelijks en zal dus weinig aan een mogelijk verdere temperatuurstijging bijdragen.

Wordt vervolgd.