Door Chris Schoneveld.

Dit artikel is iets technischer dan normaal het geval is op Climategate.nl en daarom niet voor iedereen makkelijk leesbaar. Wetenschappelijk kan ik mij niet meten met de onderzoekers die ik aanhaal maar toch denk ik een kleine bijdrage te kunnen leveren aan de discussie. Het kan best zijn dat wat ik hier naar voren breng al ergens is beweerd, geanalyseerd of gepubliceerd,. Alleen ben ik het nog niet tegengekomen.

In de klimaatdiscussie kunnen we grosso modo twee kampen onderscheiden: de alarmisten en de sceptici. Ze vechten elkaar de tent uit en tot enige toenadering is geen sprake. Merkwaardig genoeg is er ook binnen het kamp van sceptici een gelijksoortige halsstarrige tweedeling. Ik beide discussies gaat het om de rol van CO2. De klimaatsceptici relativeren het effect van CO2 op het klimaat maar zijn onderling – bijna ideologisch – verdeeld over de vraag of de toename van CO2 in onze atmosfeer voor het grootste deel te wijten (te danken?) is aan menselijke uitstoot of juist voornamelijk het gevolg is van natuurlijke processen.

Net als bij de klimaatdiscussie zijn ook bij de CO2 discussie de sceptici in de minderheid. Namelijk de meerderheid is ervan overtuigd dat de menselijke uitstoot de veroorzaker is van de gestage toename. Een fervent verdediger uit het meerderheidskamp is Ferdinand Engelbeen, een klimaatscepticus. Zie hier. Een andere is David Andrews blijkt uit zijn recente artikel: Clear thinking-about atmospheric CO2. Zie hier.

Hetzelfde standpunt, maar dan van de kimaatalarmisten, wordt goed verwoord in dit recente artikel hier.

Het meerderheidsstandpunt van Engelbeen (dat dus gedeeld wordt met de klimaatalarmisten) is dat hoewel de menselijke uitstoot slechts 5% bedraagt van de totale CO2 emissie, de onbalans  – tussen wat natuurlijk is en wat door de mens wordt uitgestoten en wat weer door de natuur wordt opgenomen – zich accumuleert en tot een gestage toename leidt (+/- 2 ppm/jaar). Zij geloven niet dat die jaarlijkse toename het gevolg is van de temperatuurstijging van het oceaanwater en dat door die toename meer CO2 ontgassing van het water zou optreden (Henry’s Law) waardoor de concentratie in de atmosfeer toeneemt; het argument van hun tegenhangers dus. Deze sceptische sceptici zijn ondermeer Harde, Salby, en Koutsoyiannis en Solheim. Prof Solheim is de Clintel Ambassadeur voor Noorwegen.

Op grond van ijskernmetingen (Vostok e.d.) concludeert de meerderheid dat per graad temperatuurstijging die ontgassing de atmosfeer met slechts 16 ppm CO2 zou doen toenemen. Met andere woorden de gemeten CO2 stijging van 140 ppm sinds de industriële revolutie zou een temperatuurstijging van minstens 8.5 graden opwarming vereisen. Gezegd moet worden dat de relatie 16 ppm/K geheel valt of staat met de betrouwbaarheid van en het geloof in de proxy berekeningen van de ijskernen. De zuurstof isotopen verhouding als proxy voor de gemiddelde wereldoppervlaktetemperaturen in het verleden en de CO2 metingen in soms meer dan 400.000 jaar oude gasbelletjes in het ijs worden door die meerderheid als onbetwistbaar beschouwd.

Hier gaat het dus om het klassieke dilemma van oorzaak en gevolg. Dat Al Gore hier de mist in ging was al gauw duidelijk. Hij dacht met behulp van de ijskern data te kunnen aantonen dat CO2 de oorzaak was van de temperatuurschommelingen tijdens glacialen en interglacialen. Het tegendeel was waar; de CO2 concentraties liepen 800 jaar achter op de temperatuurveranderingen en waren dus niet de oorzaak maar het gevolg van temperatuurschommelingen. De 16ppm/K relatie tussen de gemeten schommelingen (∆T vs ∆CO2 ) wordt – zoals ik zojuist aangaf – door een aantal wetenschappers in twijfel getrokken.

Korte termijn CO2 schommelingen

Ik kan en zal in dit dispuut geen partij kiezen – want dat opent een blik wormen met een onmiddellijke reactie van de meerderheidsparochie – maar heb toch geprobeerd via een omweg iets meer zicht te krijgen op die relatie. Bij de schommelingen in CO2 en T tijdens de glacialen en interglacialen is er sprake van een evenwichtsproces over lange termijn waar we te maken hebben met temperatuurverandering van de hele oceaan en niet slechts het oppervlaktewater. Vandaar ook de vertraagde reactie van 800 jaar alvorens het CO2 gehalte in de atmosfeer in evenwicht komt (of tracht te komen) met het oceaanwater.

Ontgassing van het oppervlaktewater bij temperatuurstijging zou echter veel sneller moeten gaan en daarom ook eerder zichtbaar worden in de atmosfeer, evenzo, zal het CO2 gehalte in de atmosfeer sneller afnemen bij een temperatuurdaling van het oppervlaktewater. Deze situatie doet zich voor bij de korte termijnschommelingen tijdens El Nino’s en La Nina’s (ENSO). Om de effecten van ENSO pur sang te kunnen meten heb ik geprobeerd de lange-termijntrend uit de data te filteren. Ik ben als volgt te werk gegaan.

Allereerst de bepaling van de opwarmende trend in de sea surface temperatuur (SST) van de laatste 40 jaar aan satellietmetingen. Die trend vervolgens geëlimineerd (“detrending”) waarna de korte termijn temperatuurvariatie overblijft, de residual. (Zie resultaat in figuur 1).

Hetzelfde heb ik gedaan met de atmosferische CO2 metingen van Mauna Loa. Bij deze laatste is er een extra complicatie omdat in de data een (korte termijn) seizoencyclus aanwezig is die als een zaagtand  “meelift” op de lange termijn trend.

 

Het zaagtandkarakter van die grafiek kan worden ondervangen door dit seizoeneffect te elimineren door alleen de CO2-verandering van respectievelijke maanden te berekenen. Dus bijvoorbeeld januari van het ene jaar te vergelijken met de CO2-concentratie van januari in het volgende jaar etc.. Omdat de lange termijn trend (zo’n 2 ppm/jaar) hier niet door wordt geëlimineerd moet daarna deze lange termijn trend worden verwijderd waarna een eventuele korte termijn variatie zonder het seizoeneffect over blijft. 

Bijvoorbeeld, als tijdens een bepaald jaar er onevenredig veel CO2 is uitgestoten door grote wereldwijde bosbranden of als bij een wereldwijde lock-down in een bepaalde maand minder CO2 wordt uitgestoten dan zal dat zichtbaar worden bij een vergelijking met dezelfde periode een jaar eerder of later.

Relatie Temperatuur en CO2

Deze laatste twee voorbeelden staan los van eventuele korte termijn veranderingen in sea surface temperatures (SST) vanwege het ontbreken van een causaal verband, in tegenstelling tot een mogelijk verband tussen CO2 en SST bij El Niño’s en La Niña’s (ENSO). Vergelijking van de ∆T and ∆CO2 grafieken geeft inderdaad de indruk dat er een verband bestaat alleen al op grond van visuele overeenkomsten. Zie grafiek hieronder.

Een cross-plot van de twee kan een aanwijzing geven dat de ene variabele afhankelijk is van de andere. In dit geval blijkt het bepalingscoëfficiënt (0.23. De vraag blijft dan onbeantwoord of CO2 afhankelijk is van SST of omgekeerd. Dit is echter eenvoudig te bepalen door een tijd verschuiving toe te passen. We hebben gezien bij ijskern data dat CO2 en T niet synchroon bewegen als gevolg van een vertraging in CO2-ontgassing en -opname. We kunnen ook simpelweg die verwachte vertraging in tijd simuleren door de CO2 data een maand terug te verschuiven en vervolgens een cross-plot te maken om te kijken of het bepalingscoëfficiënt groter wordt of kleiner (cross correlation). Als () groter wordt betekent dat er in de data een vertraging van CO2 schuil gaat en dus het gevolg en niet de oorzaak is van temperatuurfluctuaties. De hoogste coëfficiënt (0.27) wordt inderdaad bereikt bij een CO2 verschuiving van 3 maanden terug in de tijd, in tegenstelling tot een consistent dalend coefficient bij een CO2 verschuiving naar de toekomst.  Zie grafiek.

Bosbranden?

Als we de literatuur erop naslaan dan wordt de toename van CO2 na een El Niño wel herkent maar niet verklaard door ontgassing van het zeewater (met uitzondering Koutsoyiannis) maar door extra droogte in de tropische gebieden waardoor meer bosbranden optreden. Zie: Betts et al. https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstb.2017.0301. De extra CO2 die daarbij vrijkomt zou dan de verklaring moeten zijn voor de onbetwistbare correlatie met temperatuur. Betts et al. durven zelfs te poneren dat gedurende een El Niño juist minder ontgassing plaatsvindt en er netto juist meer CO2 wordt opgenomen.

De bosbrand hypothese wordt overigens tegengesproken door de data van de Mopitt sensor op Nasa’s Terra Satelliet, want op het dieptepunt van een La Niña (januari 2011) en het hoogtepunt van een El Niño (januari 2016) is geen noemenswaardig verschil te zien in uitstoot van koolmonoxide (Zie figuur hieronder). Deze satelliet meet de CO (koolmonoxide) die vrijkomt bij bosbranden. Zie https://earthobservatory.nasa.gov/global-maps/MOP_CO_M/MOD14A1_M_FIRE

Er is een angstvallige ontkenning van CO2-ontgassing en -opname te bespeuren bij wetenschappers die de menselijke uitstoot propageren en daarmee de invloed van de oceaan lijken te bagatelliseren. Dit gaat dus zelfs zover dat het effect van Henry’s Law tijdens ENSO niet serieus wordt genomen (zie: Betts et al). Het bosbrandenargument lijkt mij erg vergezocht omdat de CO2 die bij bosbranden vrijkomt – net als de menselijke emissie waarvan 50% in de atmosfeer zou accumuleren- semi permanent is en dus bijdraagt aan de algehele stijging van het CO2 niveau in de atmosfeer en niet het volgend seizoen zo maar weer verdwijnt. In de correlatie tussen T en CO2 is ook duidelijk te zien dat La NIña net zo goed in tegengestelde richting werkt en er dus extra CO2 wordt opgenomen. Als gevolg van minder bosbranden? Ik denk het niet, maar daarentegen wel door oplossing van CO2 in het koudere zeewater.

Chris Schoneveld.

Samenvatting

Wat we uit de data kunnen afleiden is dat de korte termijn oppervlakte temperatuurfluctuatie tijdens ENSO per graad verandering geassocieerd is met ruwweg 3 ppm CO2 (3 ppm/K) met een vertraging van 3 maanden. Deze oppervlaktewaters (de euphotische zone tot 100 m diepte) hebben een relatief gelijkmatige temperatuur en bevatten ongeveer 2 procent van het totale watervolume in de oceaan en zijn onderhevig aan korte termijn temperatuurschommelingen. Hoeveel CO2 zal vrijkomen als die andere 98% 1 graad opwarmt of een fractie daarvan is niet eenduidig? Die waters zijn onderhevig aan lange termijn temperatuurfluctuaties met de daarmee corresponderende CO2 responses.

En dan zijn we weer terug bij de controverse Harde & co versus Engelbeen & Co en dat is een gebed zonder einde.

***