Een gastbijdrage van Chris Schoneveld.
Voor de vorige delen zie hier en hier.
In de vorige twee delen over CO2 heb ik vraagtekens gezet bij de tunnelvisie van de klimaatwetenschap betreffende het aandeel van de mens in de stijgende maar ook fluctuerende CO2 concentratie. De korte termijn fluctuaties schrijf ik toe aan een oceanische reactie op verandering van temperatuur (El Nino, La Nina en vulkaanerupties), de lange termijn stijging aan mens en natuur. Bij de korte termijn schommelingen is nog een andere factor betrokken: de seizoenen. Omdat dit een variatie is die een jaarlijks voorspelbare cyclus behelst, is die alleen van belang op de korte termijn om te kunnen begrijpen hoe vegetatie reageert op seizoengebonden weersituaties.
Echter, indien we een verandering in de CO2-seizoencyclus kunnen signaleren dan kan dat wel degelijk interessante informatie opleveren over hoe de vegetatie op lange termijn wordt beïnvloed door klimaatverandering en CO2-toename. Voor ik daar verder op inga, eerst een korte uitleg over de oorsprong van die cyclus en hoe die per breedtegraad verschilt.
De cyclus die we bijna altijd voorgeschoteld krijgen, is die van het meetstation op de vulkaan Mauna Loa in Hawaii. Deze heeft de langste reeks metingen van alle stations, namelijk sinds 1958, en wordt beschouwd als representatief voor het gemiddelde CO2 niveau op aarde. Voordat ik me in dit onderwerp verdiepte, dacht ik altijd dat die zogenaamde Keeling curve met haar typische zaagtandpatroon representatief was voor de mondiale CO2 concentratie. Echter dat is bij lange na niet het geval. De CO2 concentratieverdeling is niet homogeen verdeeld over de aarde. Blijkbaar zijn luchtstromingen, wind en turbulenties niet in staat het CO2-gas over de hele planeet uniform te verdelen.
Door de uitgestrekte bossen op hoge breedtegraden op het noordelijk halfrond zien we daar een veel sterkere seizoensinvloed dan op vergelijkbare breedtegraden op het zuidelijk halfrond, waar nauwelijks vegetatie aanwezig is. De cyclusamplitude op Alaska is bijna 20 ppm, terwijl die op Hawaii slechts 7 ppm en op Tasmanië 1 ppm is. Interessant is ook de faseverschuiving van 180 graden: een dal in Tasmanië correspondeert met een piek in Alaska; niet verwonderlijk daar de seizoenen ook 6 maanden uit de pas lopen. Ook de gemiddelde concentratie op het zuidelijk halfrond is bijna 5 ppm lager dan op het noordelijk halfrond. Er is dus een zeer trage vermenging tussen de twee halfronden. De eerste loopt bovendien ongeveer twee en een half jaar achter op de laatste, ook weer een aanwijzing voor die trage vermenging.
Een ander interessant aspect van de zaagtand is dat de periode waar fotosynthese een netto afname van CO2 veroorzaakt slechts 4,5 maand lang is. De periode van CO2 toename is dus 7,5 maand. Die verhouding was 50 jaar geleden echter anders: 5 en 7 maanden. Daarover later.
Als Mauna Loa het gemiddelde vertegenwoordigt dan zou dat betekenen dat de atmosfeer op dit moment van het jaar het record van 888 GtC (= 417 ppm) heeft bereikt, want rond midden mei bereikt de zaagtand haar jaarlijkse maximum. Het laagste punt dit jaar zal bereikt worden rond 25 september bij een niveau van 410 ppm (= 873 GtC). Men zou daaruit kunnen concluderen dat fotosynthese slechts 7 ppm (=15 GtC) gemiddeld opneemt tijdens het zomerseizoen. Hoe valt dat te rijmen met de 120 GtC die steeds in het carbon budget wordt genoemd? De verklaring ligt in het feit dat die 15 GtC het netto eindresultaat is van twee elkaar tegenwerkende processen. Terwijl fotosynthese op volle toeren draait en veel CO2 opneemt wordt het effect grotendeels weer teniet gedaan door de gelijktijdig opererende afbraakprocessen in de grond en de constante CO2 uitademing van planten, de zgn. soil and plant respiration, respectievelijk. In de zomer wint fotosynthese het van de andere twee processen en daarom is er een netto afname van 15 GtC tussen mei en september.
Het feit dat de zaagtand grafiek in z’n geheel een opgaande lijn vertoont van 2 ppm/jaar betekent ook dat er jaarlijks meer CO2 bijkomt in de atmosfeer dan er uitgaat. Maar hoe zit het dan met die door satellieten, waargenomen vergroening door CO2 fertilisatie (figuur 2 en ref. 1)? De CO2 toename veroorzaakt inderdaad vergroening, maar die is niet voldoende om de uitstoot door de mens en de toegenomen natuurlijke respiration (zie deel 1) op te vangen. Een logische vraag die gesteld mag worden: heeft die vergroening ook een effect op het zaagtandpatroon? Ik heb dat uitgezocht en kwam tot een paar aardige conclusies.
Chris Schoneveld.
Conclusie: fotosynthese en soil respiration domineren de mondiale CO2-huishouding. De menselijke uitstoot speelt een bijna verwaarloosbaar kleine rol in de strijd tussen deze twee giganten. De oceaan zorgt voor de jaarlijkse fluctuaties bovenop de 2 ppm/jaar stijgende trend, zoals ik in mijn deel 2 heb getracht aan te tonen en wordt dus in dit verhaal bijna een neutrale toeschouwer. Een minieme natuurlijke verandering in soil respiration of fotosynthese zal veel meer invloed hebben op het CO2-huishouden dan welke lock-down of mondiale energietransitie dan ook.
Hier is nog een report waarvan je kan zien dat juist meer begroeiing voor opwarming zorgt. Niks te maken met die CO2…..
Our results indicate that the central San Joaquin Valley has
experienced a significant rise of minimum temperatures
(3°C in JJA and SON), a rise that is not detectable in
the adjacent Sierra Nevada. Our working hypothesis is
that the rapid valley warming is caused by the massive
growth in irrigated agriculture
”””’
van:
https://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/JCLI3627.1
Ik wet dat meer algen in het water ook zorgt voor opwarming.
Ries
….halfdoorlaatbare spiegel. Broeikasgassen kunnen infrarood straling absorberen, zullen de opgenomen energie gedeeltelijk via botsingen met andere moleculen omzetten in kinetische energie, zullen een ander gedeelte van de energie weer uitstralen in alle richtingen,
einde aanhaling
Nee, dat gebeurt volgens mij helemaal niet. Heb ik nog nooit meegemaakt en ik heb veel gewerkt met spectroscopy. Ik was altijd al verstrooid en liet dus alle apparaten aanstaan (FTIR, UV-Visible, AAS) en als wat jij zegt waar zou zijn dan moesten de cuvettes exploderen als er steeds meer energie van eenzelfde golflengte ingepompt word? Is nooit gebeurd.
Ik heb nota bene CO2 gemeten in N2 met FTIR….bij 4.3 um. Ik heb wel eens gekeken, door de deksel een beetje te lichten, als ik in visible werkte, wat er precies gebeurt als je de golflengte instelt waar het ‘absorbeert’. Het licht komt inderdaad naar je toe terug 62.5% in de richting vd bron. 37.5% in all andere richtingen. Snap je waarom?
Wij noemden dat vroeger ‘extinctie’ . Absorptie is volgens mij net totdat het molecuul gevuld is [ en dat duurt niet lang]. En dan krijg je dus extinctie. (= her-straling)
Als je licht hebt van golf lengte X die lijnrecht naar boven gaat en je hebt licht van eenzelfde golflengte X die lijn recht naar beneden gaat, en dat licht raakt elkaar, dan krijg je inferentie.
Snap je dat niet? Weet je niet wat inferentie is?
Henry,
De extra terug straling specifiek voor CO2 is anders wel gemeten tussen 2000 en 2010 in twee grondstations:
https://newscenter.lbl.gov/2015/02/25/co2-greenhouse-effect-increase/
0,2 W/m2 extra voor een toename van 22 ppmv CO2 in die periode, ongeveer wat Modtran berekent
Ongeveer eenzelfde afname van de uitgaande straling specifiek in de golflengte van CO2 is gemeten over langere termijn door satellieten…
Ferdinand, dit is al vele malen hier gepresenteerd, maar komt niet binnen. Boels vraagt er continu naar, krijgt het netjes op zijn bordje opgediend, zoals jij nu doet, maar durft niet toe te happen. Op een later tijdstip vraagt hij gewoonweg weer naar deze CO2 metingen, die er dus gewoon zijn ….. A never ending story.
@Ferdinand Engelbeen:
Hoe overtuigend is dat?
De relatie tussen het momentane CO2-gehalte en de momentane oppervlakte-temperatuur is dat wel.
Ik kan het niet vinden …
En hoe moeilijk kunnen dergelijke metingen zijn?
Zet op het meetveld (naast de gebruikelijke CM11 pyranometer) er ook één neer die de “back radiation” van CO2 meet.
Tel dat op bij de gebruikelijke insolatie.
Een andere oplossing zou kunnen zijn: de plaatjes van de mondiale verspreiding en gehalte van CO2 koppelen aan dergelijke plaatjes van de temperatuur.
Ik heb het geprobeerd, echter de “kleurstelling” en de afmetingen van de plaatjes zijn te verschillend om er iets zinnigs uit te halen.
Het Java-programma ImageJ is daar heel geschikt voor als de plaatjesmakers een standaard over een kunnen komen.
https://imagej.nih.gov/ij/
Ronald lijkt dit niet te kunnen begrijpen en verwijst naar hapsnap onderzoek.
@Boels
De extra energie van de extra CO2 is net als de extra antropogene CO2 op het mondiale CO2 budget: een kleine term maar het brengt toch het hele systeem naar een andere gemiddelde toestand.
Dus dat je geen correlatie ziet tussen mondiale verspreiding van CO2 en mondiale temperatuurverdeling is nogal logisch, zo werken zowel het broeikas als het versterkte broeikaseffect van CO2 niet.
@Voorbijganger:
Dat vind ik “verdacht” ;-)
Het husselen met lokale temperatuurgegevens tot een mondiaal gemiddelde levert dan wel een indicatie op van een verhoogd CO2-gehalte?
Dat kan toch alleen met een mondiaal bepaald/vastgesteld CO2-gehalte?
Er is een redelijke correlatie tussen insolatie en oppervlaktetemperatuur.
Als je daar van uit gaat dan is er een deel van de instraling “zoek”.
Dat kan UHI zijn of de niet synchroon gemeten “back radiation” (of nog iets anders, de onzekerheden zijn relatief groot)
Daarbij valt mij op dat het beter is om het diurnale bereik te gebruiken i.p.v. een gemiddelde waarde.
Ben ik meteen van de statistische gruwel af ;-)
@Boels
“Het husselen met lokale temperatuurgegevens tot een mondiaal gemiddelde levert dan wel een indicatie op van een verhoogd CO2-gehalte?”
Ik denk dat je bedoelt te zeggen dat nadat je some how een mondiaal gemiddelde hebt gemaakt, er een indicatie is dat dit komt door verhoogd CO2-gehalte. En anders begrijp ik je zin niet.
Om te begrijpen hoe (verhoogd) CO2 het klimaatsysteem beïnvloed moet je het hele systeem op voldoende niveau begrijpen. Een goede correlatie is niet noodzakelijk een causaal verband, het gaat altijd om het onderliggende fysische proces. De plaatselijke energiebalans van het aardoppervlak is relevant (meer instraling is vaak warmer), maar zijn natuurlijk ook regionale effecten (zoals UHI) en de zeer belangrijke impact van het mondiale klimaat op het lokale weer. Hoe het klimaatsysteem werkt kun je niet achterop een bierviltje uitleggen en ik heb soms het idee dat je tegen die bierviltjes-klimaatsysteem-versie vecht.
@Voorbijganger 5 jun 2020 om 00:06:
Ik denk dat je bedoelt te zeggen dat nadat je some how een mondiaal gemiddelde hebt gemaakt, er een indicatie is dat dit komt door verhoogd CO2-gehalte. En anders begrijp ik je zin niet.
Ik weet niet beter dat de IPCC/AGW-wetenschap de indruk geeft dat er pijnlijk nauwkeurig sprake is van mondiale opwarming.
Dat is gebeurd op basis van een compositie van een hoeveelheid aan lokale datasets van de oppervlaktetemperatuur.
Als belangrijkste boosdoener is CO2-aangewezen en wel op basis van andere overwegingen dan op een compositie van min of meer gelijke hoeveelheid aan lokale CO2-waarnemingen
Om te begrijpen hoe (verhoogd) CO2 het klimaatsysteem beïnvloed moet je het hele systeem op voldoende niveau begrijpen.
Mee eens.
Dat doe ik dus niet, ik heb het “systeem” dan ook niet ontworpen.
Het faalt nl. al in de tijdseenheid van de tijdseries.
In de natuur geldt niet de kalendertijd, maar de zonnetijd.
Dat laatste is de enige goedberekenbare grootheid van het chaotische klimaatsysteem.
Een goede correlatie is niet noodzakelijk een causaal verband, het gaat altijd om het onderliggende fysische proces.
En toch worden er heel snel statistische technieken gebruikt om een fysisch probleem op te lossen; dan komt Bayes om de hoek kijken waarmee de waarschijnlijkheden van een geheel andere orde zijn.
De plaatselijke energiebalans van het aardoppervlak is relevant (meer instraling is vaak warmer), maar zijn natuurlijk ook regionale effecten (zoals UHI) en de zeer belangrijke impact van het mondiale klimaat op het lokale weer.
Dat lijkt op een cirkelredenering: het klimaat is het langjarige gemiddelde van het weer van “alle” lokale weerstations en de onderlinge verschillen tussen de lokale weerstations worden bepaald door het klimaat.
Hoe het klimaatsysteem werkt kun je niet achterop een bierviltje uitleggen en ik heb soms het idee dat je tegen die bierviltjes-klimaatsysteem-versie vecht.
Dat komt omdat ik meer experimenteel ben ingesteld.
Een theorie of beginsel heeft slechts waarde als een experiment bevestigend is.
Het bv. is onmogelijk de factor windsnelheid en windrichting te relateren aan de oppervlaktetemperatuur als die niet op dezelfde hoogte worden gemeten.
Meteogegevens zijn niet bedoeld voor klimaatonderzoek; elk meetstation heeft een andere ondergrond onder de thermometer en die bevinden zich ook nog op verschillende hoogten.
Ik zou de ondergrond voorzien van teflonplaten en ik zou een array van thermometers gebruiken waarmee dan geïmporteerde warmte en de oorsprongrichting is te bepalen.
Immers, van de oppervlaktetemperatuur is een zeer goede berekening te maken zonder die geïmporteerde warmte (alleen zonne-energie en onder standaardatmosfeer).
Beste Boels,
Ik begrijp je bezwaren en ze zijn terechte bezwaren, ware het niet dat deze allang opgelost en ondervangen zijn. Je bent je er alleen niet van bewust.
“”Om te begrijpen hoe (verhoogd) CO2 het klimaatsysteem beïnvloed moet je het hele systeem op voldoende niveau begrijpen.””
“Mee eens.
Dat doe ik dus niet, ik heb het “systeem” dan ook niet ontworpen.”
Dit is niet de plek om te discussiëren wie het systeem – dus de natuur, niet de wetenschappelijke beschrijving daarvan – ontworpen heeft. Maar ik zou je aanraden om je eens meer te verdiepen in wat we wel weten en kunnen meten in de grenslaagmeteorologie – dat is het onderwerp wat je naar mijn inschatting het meest interesseert.
@Voorbijganger 6 jun 2020 om 23:33
Dit is niet de plek om te discussiëren wie het systeem – dus de natuur, niet de wetenschappelijke beschrijving daarvan – ontworpen heeft.
Met het “systeem” doelde ik juist op de huidige/doorsnee wetenschappelijke beschrijving van het klimaat.
Die is ook maatschappelijk gezien onduidelijk, inconsequent zodat elke halve zool (zoals ik) er een draai aan kan geven.
Als klimaatkenners zich dan ook nog als zendeling en propagandist gaan manifesteren dan rijst er twijfel aan de wetenschappelijke integriteit.
Henry,
Je hebt het over spectroscopie experimenten waarbij een bundel monochrome EM straling van hoge intensiteit op een monster wordt afgevuurd. Waar we het in de broeikasgas discussie over hebben is een totaal andere situatie. Daar hebben we de situatie dat gasmoleculen in de atmosfeer (N2, O2, H2O, CO2, etc.) door elkaar heen bewegen, elkaar regelmatig tegenkomen en daarbij (kinetische) energie uitwisselen. Eén zo’n molecuul, bijvoorbeeld een CO2 molecuul, komt af en toe eens een enkel infrarood foton, afkomstig ven het oppervlak, tegen. Als de golflengte past bij een band in het absorptiespectrum van het molecuul zal dat foton geabsorbeerd worden. Kort daarna zal het foton opnieuw uitgezonden worden in een willekeurige richting, tenzij in de tussentijd een botsing met een ander molecuul plaatsvindt. Vervolgens is er een kans dat het molecuul opnieuw een foton van het oppervlak tegenkomt, met hoogstwaarschijnlijk een andere golflengte (vanwege de breedte van het door het oppervlak uitgezonden spectrum). De tijdsduur tussen het invangen van deze 2 fotonen is vele malen groter dan de tijd, nodig om het foton weer uit te zenden, of de tijd tussen 2 botsingen. Er is dus geen enkele kans dat het molecuul “gevuld” wordt of “opgeblazen” wordt.
Wat inferentie is in de spectroscopie weet ik inderdaad niet. Dat begrip bestaat niet in de fysica (wel in de statistiek). Ik neem aan dat je hier interferentie bedoelt. Interferentie treedt op als een monochrome bundel licht in dezelfde fase gesplitst wordt en later weer samenkomt waarbij de verschillende stralen een verschillende weg hebben afgelegd en daarbij uit fase met elkaar zijn geraakt. Als het wegverschil een halve golflengte is doven de stralen elkaar uit, als het een hele golflengte is versterken ze elkaar. De kans dat in de atmosfeer 2 fotonen met elkaar interfereren is echt 0,000000000000…….
Ries,
Tussen absorberen en emitteren botst een CO2 molecuul in de orde van een miljoen keer met andere moleculen. Als er thermisch evenwicht is, verliest het molecule gemiddeld geen energie en straalt het een foton uit van ongeveer gelijke energie. Fotonen uit verschillende bronnen interfereren niet met elkaar. Een foton kan alleen met zichzelf interfereren.
OK
Ferdinand
Dat originele report dat jij quoteerde heb ik volgens mij al eens goed bekeken. Wat ze daar gedaan hebben is nauwkeurig de opgaande temperatuur meten, op twee plekken voor tien jaar. Dat hebben ze dan weer omgezet in een forcing, zgn agv broeikas gassen en die hebben ze dan weer gerelateerd naar de toename in CO2 die ze ook nauwkeurig hebben gemeten over dat tijdperk.
Ze maakten daarmee dus dezelfde fout die ze nog altijd maakten, nml. men gaat er vanuit dat meer CO2 meer warmte veroorzaakt, zonder dat ze dat echt bewijzen. Het is toch ook wel logisch dat er een toename is in IR straling in de atmosfeer waargenomen wordt als het warmer wordt? (De oceanen stralen ook bij 14 en 15 um)
Om mij te overtuigen, moeten jullie het fenomeen dus proberen te bewijzen op de manier waarop ik dat deed, zoals ik hier aangeduid heb.
https://1drv.ms/w/s!At1HSpspVHO9pwx0EPc_q0yoFNKR?e=4Qmgfx
Als je denkt dat ik het niet goed heb gedaan, doe het dan even beter als ik!! Ik kijk graag toe.
Ondertussen slaat de droogte in NL en B meer en meer toe. (Niet genoeg water in Drente, hoor ik). Klik op mijn naam om te begrijpen wat er gebeurd.
@Henry Pool:
NL heeft al jaren geleden de bouwvoorschriften voor de afvoer van hemelwater aangepast omdat het warmer wordt en dus meer neerslag te verwachten was.
Uiteraard aan de hand van prognoses van klimatologen.
Een rijk land zoals NL kan best wat aan het klimaat “doen” tot het een arm land wordt, bezeten en bezaaid met het energetische onbenul van “hernieuwbare” energie.
Doet toch denken aan de middeleeuwse flagellanten (zelfkastijding, nu herkend als psychiatrisch probleem).
Henry,
Ik heb blijkbaar deze commentaar gemist, vandaar de late reactie…
Om te beginnen hier de (via een lange omweg) de originele versie van het artikel zonder betaalmuur:
Feldman
Ze hebben niet alleen de temperaturen gemeten op verschillende hoogtes, maar ook het vochtgehalte, CO2 en CH4 toename, O3,…
Daaruit hebben ze berekend wat de terugstraling van water, CH4 en O3 was en dat deel hebben ze afgetrokken van het totale spectrum in de banden van CO2. Het restant zou dan de invloed van de CO2 toename moeten zijn.
Er is dus wel degelijk rekening gehouden met temperaturen en andere broeikasgassen.
Ze gaan er nergens van uit dat die terugstraling een opwarming veroorzaakt, ze hebben enkel gekeken naar het energetisch effect van meer CO2 bij heldere hemel. Dat komt neer op ca. 0,2 W/m2 voor 22 ppmv extra CO2.
Het feit dat ze de seizoenswisselingen van CO2 van +/- 10 ppmv in de band van CO2 netjes reproduceren lijkt me overigens al voldoende bewijs dat de gebruikte methode klopt en dus dat de trend 0,2 W/m2 voor 22 ppmv extra dan ook klopt…
Henry,
Ik heb al eerder (31 mei 2020 om 12:45) laten zien wat er fout zit in jouw berekeningen waar je hier weer naar refereert. Je hebt daar toen niet op gereageerd maar herhaalt die foutieve berekening hier toch weer. Ga s.v.p. ordentelijk op mijn commentaar in of trek de berekening terug maar stop met dat onveranderd steeds te herhalen.
Ries, Ferdinand
Ik heb de commentaren hier gemist. Misschien kunnen jullie mij de juiste berekeningen laten zien. Dat report van Feldman is foutief, omdat het voorborduurt op niet bestaande ‘metingen’ vh het warmte effect van CO2;
Je moet een experiment hebben die beide inkomend SW en uitgaand LW evalueert van alle GH gassen >?
Hier zie je wat er oorspronkelijk is verkeerd gegaan:
https://1drv.ms/w/s!At1HSpspVHO9qiNDrQDZNdsckohD?e=hKprRZ
Henry,
Die 3,7 W/m2 is gebaseerd op nauwkeurige metingen, gestart in 1976, voor het Amerikaans leger in laboratoria van de absorptie van IR door CO2 en andere broeikasgassen bij verschillende luchtdrukken en verschillende mengsels en is onafhankelijk van de temperatuur van het oppervlak of de lucht waar dat CO2 molecule zich bevindt.
Die absorptiespectra zijn samengevoegd in een rekenprogramma HITRAN genaamd, die de absorptie laag per laag berekend in verschillende gebieden met/zonder bewolking en tenslotte voor de “1976 standaard atmosfeer” voor de gemiddelde weersomstandigheden van dat jaar.
Ondertussen is die database veel nauwkeuriger geworden en verder uitgebreid en ook in een online programma MODTRAN gegoten:
http://climatemodels.uchicago.edu/modtran/
Minder nauwkeurig dan HITRAN, maar leuk om een beetje mee te spelen…
Als je de “1976 standard atmosphere” als basis gebruikt en je gaat van 280 naar 560 ppmv dan zie je de uitgaande IR met bijna 3 W/m2 dalen. Dat is energie die in de lucht wordt geabsorbeerd en deels de lucht verwarmt (via botsingen met inerte moleculen zoals N2 en O2), deels wordt terug gestraald naar het oppervlak (waar het in verschillende stations wordt gemeten).
Omdat de in/uit balans op de top van de atmosfeer gelijk moet zijn, moet het aardoppervlak opwarmen om voor die extra absorptie te compenseren…