Klimaatverandering : oorzaken

Dick Thoenes.

Enige hoogtepunten uit het boek “Climate change: The facts 2017”, uitgegeven door het Institute of Public Affairs, Melbourne 2017.

Mijn eigen commentaar cursief.

 

 

 

 

Deel 3: De oorzaken van klimaatveranderingen

(Voor eerdere delen zie hier en hier.)

Zie de hoofdstukken 3 (Nicola Scafetta), 4 (Ken Ring), 11 (Willie Soon en Sallie Baliunas) en 21 (Bob Carter).

Klimaatverandering is van alle tijden. Er zijn zeer veel factoren die het klimaat beïnvloeden. We kunnen die verdelen in drie categorieën:

• Kosmische invloeden, vooral die van de zon.
• Aardse invloeden, ten gevolge van een zekere instabiliteit van het systeem atmosfeer/oceaan, waardoor spontaan variaties kunnen optreden.
• Invloeden van de mens, allereerst door veranderend grondgebruik, door de warmteontwikkeling bij het verbranden van brandstoffen wellicht ook door de uitstoot van bepaalde gassen in de atmosfeer, zoals bijvoorbeeld CO2.

Belangrijk is ook om vast te stellen dat het klimaatsysteem weliswaar chaotisch is, maar dat het in essentie zeer stabiel is. Er doen zich natuurlijke fluctuaties voor, doch die blijven binnen vrij nauwe grenzen. In de laatste miljard jaar is het wereldklimaat nooit uit de hand gelopen. Er is een hypothese dat dit daarvoor ooit gebeurd is, maar daarover zijn onvoldoende gegevens bekend (Wikipedia).

Carter wijst er op dat men voor het begrijpen van klimaatveranderingen gegevens moet bestuderen van tenminste de laatste paar miljoen jaar. Het IPCC doet dat niet, die beperkt zich grotendeels tot de laatste 100 jaar. Hij wijst op de “Milankovic cycles”, die periodieke invloeden op het klimaat laten zien. De recente kleine klimaatveranderingen vallen geheel binnen de natuurlijke variabiliteit.

In het artikel van Scafetta wordt bericht hoe het aardse klimaat in hoofdzaak wordt bepaald door de zon en door interacties van de zon met andere kosmische effecten. Al deze effecten zijn periodiek, dat wil zeggen dat de grootte van de effecten met de tijd op en neer gaat. Er is een groot aantal periodiciteiten ontdekt, met perioden van respectievelijk 9,1, 10,5, 20, 60, 115, 900 à 1000 en 2100 à 2500 jaar. Al deze schommelingen bij elkaar kunnen leiden tot korte hoge pieken en diepe dalen die zich op onregelmatige tijden voordoen.

Een van de belangrijkste periodiciteiten is die met een periode van ongeveer 10,5 jaar, deze hangt samen met de variërende “zonneactiviteit”. Overigens varieert de lengte van deze periode ook. Verder zijn belangrijk de periodiciteiten met een periode van 900 à 1000 jaar. Uit historische gegevens blijkt dat het omstreeks het jaar 0 en het jaar 1000, evenals rond het jaar 2000, merkbaar warmer was dan in de tussenliggende perioden. Men spreekt in dit verband over het Romeinse en het Middeleeuwse “klimaatoptimum”. Dit waren perioden met hogere welvaart, voornamelijk veroorzaakt door hogere landbouwopbrengsten en minder ziektes ten gevolge van de hogere temperaturen. De verschillen waren overigens niet erg groot, namelijk ongeveer ± 0,5 °C. En het is natuurlijk wel een vraag hoe nauwkeurig deze “proxies” waren (proxies zijn archeologische gegevens waaruit temperaturen af te leiden zijn).

Over de invloed van de zonneactiviteit is het meest bekend. Hiermee wordt niet bedoeld de intensiteit van de zonnestraling in het infrarood, zichtbaar licht en ultraviolet. Deze verandert maar weinig, van de orde van ± 0,1%. Het begrip “zonneactiviteit” slaat op de inwendige processen die in de zon plaats vinden. Om de ongeveer 10,5 jaar leidt die tot grote uitbarstingen, die te zien zijn als grotere zonnevlammen, meer zonnevlekken en sterk toenemende “zonnewind”. Deze bestaat uit een stroom van geladen deeltjes die vanuit de zon in alle richtingen de ruimte in wordt gestuurd. Hoewel maar een uiterst klein deel daarvan de aarde bereikt, is het effect daarvan aanzienlijk. Door het magnetisch veld van de aarde wordt een groot deel van de zonnewind afgebogen en vliegt langs onze planeet. Gelukkig maar, want deze deeltjesstroom is schadelijk voor mens en dier.

Daarnaast is van belang de interactie met de “kosmische straling”, dat is een achtergrondstraling die overal in het heelal voorkomt, afkomstig van vroeger geëxplodeerde sterren. Door de zonnewind wordt weer een belangrijk deel daarvan afgebogen zodat die de aarde niet bereikt. Het kleine deel van de kosmische straling dat de aarde wel bereikt, bevordert de vorming van condensatiekernen voor waterdamp en dat leidt tot meer bewolking. Het gevolg van deze ingewikkelde mechanismen is, dat bij er hogere zonneactiviteit meer zonnewind is en dat minder kosmische straling de aarde bereikt, waardoor er minder wolken worden gevormd waardoor het op aarde warmer wordt. We hebben deze wetenschap vooral te danken aan de Deense onderzoeker Henrik Svensmark.

Er zijn ook correlaties gevonden tussen temperaturen en de banen van de zware planeten Jupiter en Saturnus. Deze oefenen een merkbare zwaartekracht uit op de zon, die de zonneactiviteit beïnvloedt. De beide zware planeten staan om de 20 jaar op een lijn met de zon en dan is het effect uiteraard het grootst. Dit is een van de periodiciteiten die men in de temperatuurgrafieken terugvindt.

Tot nu toe heb ik hier gesproken over het “klimaat” in de betekenis van gemiddeld wereldklimaat. Dit is erg moeilijk te definiëren en het is ook erg moeilijk te bepalen. Dit geldt al voor een gemiddelde temperatuur (zie deel 1).

Het is echter duidelijk dat er op aarde vele lokale klimaten bestaan die aanmerkelijk grotere variaties vertonen dan het wereldklimaat. Dan hebben we nog te maken met lokale klimaatverschillen, die weer veel groter zijn. Voorbeeld, van 1980-2000 steeg de gemiddelde wereldtemperatuur (volgens berekening) 0,4 °C. De gemiddelde temperatuur in West Europa steeg ongeveer 2 °C. Het grootste deel van deze opwarming was dus niet “global” maar moet een lokale oorzaak hebben gehad.

Een andere lange termijn fluctuatie heeft de Atlantic Multidecadal Oscillation met een periode van ongeveer 60 jaar met een temperatuurvariatie van ± 0,2 °C, die ook merkbaar is boven het vasteland. Dan zijn er nog de North Atlantic Oscillation (NAO), de Pacific Decadal Oscillation (PDO) en de El Niño Southern Oscillation (ENSO) die alle drie betrekkelijk onregelmatige periodes hebben. De laatste twee veroorzaken aanzienlijke temperatuurvariaties in verschillende delen van de Stille Oceaan, met effecten die ook boven land merkbaar kunnen zijn. Berucht is het grote effect van El Niño op het klimaat van westelijk Zuid Amerika. Deze heeft ook een merkbare invloed op de gemiddelde temperatuur van de atmosfeer (zoals gebeurde in 1998 en 2016).

De vraag is nu of de mens invloed heeft op het wereldklimaat.

Hoewel de mens de lokale klimaten zeker kan beïnvloeden, is het niet duidelijk wat de invloed van die grote aantallen lokale variaties is op het wereldgemiddelde. Ze compenseren elkaar zeker voor een groot deel (“als het hier warmer is, is het daar kouder”) maar we weten niet of er een meetbaar effect overblijft en hoe groot dat is. Ze worden verder gecompenseerd door de natuurlijke regelingen, waarvan verdamping en wolkenvorming de belangrijkste is.

De belangrijkste effecten van menselijke activiteiten, die Carter noemt, zijn:

• Het kappen van bossen en het inrichten van de grond als bouwland. Hierdoor wordt de reflectie van zonnestraling vergroot en de verdamping van water verkleind, met als resultaat hogere temperaturen
• Het aanbrengen van groene planten in woestijnen met als resultaat lagere temperaturen.
• Het aanleggen van steden, vliegvelden, autowegen enz. waardoor meer zonnewarmte wordt geabsorbeerd, waardoor de temperaturen stijgen.
• Alle energie die de mensheid gebruikt voor verwarming, airconditioning, transport en industrie wordt uiteindelijk voor 100% omgezet in warmte, die grotendeels aan de atmosfeer wordt overgedragen. We kunnen berekenen hoeveel dit is (zie hieronder).
• Er bestaat een hypothese dat door de uitstoot van meer CO2 opwarming optreedt vanwege het broeikaseffect. Dit is echter nooit experimenteel bevestigd. Uit onderzoek blijkt dat dit effect waarschijnlijk verwaarloosbaar is.

De eerste vier effecten zijn lokaal werkzaam. Het broeikaseffect zou de hele wereld omspannen.

Bob Carter (†) wijst er op dat hoewel de eerste drie effecten zeker een rol spelen, hun totale effect op het klimaat nooit bepaald is. We weten zelfs niet of het netto resultaat positief of negatief is.

Wat de directe warmteontwikkeling betreft (vierde punt) is mijn schatting is dat het ongeveer 0,05 °C per jaar is. Je zou kunnen denken dat dat dan 0,5 °C per decennium is of 5 °C per eeuw, maar dat is niet zo. Door de natuurlijke klimaatregeling (zoals door verdamping van water en wolkenvorming) zal het werkelijke effect veel kleiner zijn.

Het laatste punt, de invloed van CO2 , heeft in de politiek een enorme betekenis gekregen. Maar het was uitsluitend gebaseerd op een idee van Arrhenius uit 1896, dat nooit experimenteel is bevestigd. Dit is besproken in deel 2.

Interessant is het artikel van Ken Ring. Hij bespreekt de verschillende invloeden van de maan op het weer, en van veranderingen in de maanbaan op het klimaat. Het is bij zeelieden en boeren al eeuwen lang bekend dat de maan invloed heeft op het weer. Er zijn drie periodiciteiten te herkennen:

• De maanfasen (half, vol, half, nieuw).
• De beweging door het perigeum en apogeum. Daarbij veranderen de snelheden van de maan in haar baan, wat invloed heeft op de beweging van luchtmassa’s en watermassa’s op de aarde.
• De declinatie van de maan ten opzichte van de aardevenaar. Deze heeft een grote uitwerking op water- en luchtstromingen.

De periodiciteiten zijn respectievelijk 29,7, 27,5 en 27,3 dagen. Hoewel deze zeer dicht bij elkaar liggen, treden er in de loop der tijden toch verschuivingen op, waardoor het lang duurt voor er weer twee pieken samenvallen. Alleen is de kwantitatieve invloed nog niet bekend.

De fluctuaties in de oceaanstromingen worden waarschijnlijk door de maan veroorzaakt.

Samenvattend:

Het klimaat is altijd aan het veranderen. Er zijn vele natuurlijke factoren die hierbij een rol spelen. De belangrijkste zijn de invloeden van zon en maan. De activiteiten van de mens hebben zeker invloeden op lokale klimaten. In hoeverre zij ook van belang zijn voor het gemiddelde wereldklimaat is onzeker. Omdat de activiteiten van de mens zo snel toenemen, is hier zeker grote waakzaamheid geboden.