Tijd voor wat interne herbezinning bij de Rabobank!

Kees de Lange.

“Het aplomb en de stelligheid waarmee de spreekbuizen van de Rabobank overtuigd zijn van de nefaste rol van de mens in de klimaatproblematiek steekt schril af bij wat we kunnen leren uit economische modellen.”  Aldus Kees de Lange, voormalig lid van de Eerste Kamer en oud-hoogleraar moleculaire spectroscopie en laserspectroscopie in Amsterdam.

Een bijdrage van Kees de Lange.

Het klimaat op aarde verandert al zo lang als de aarde bestaat. Dat is niets bijzonders, maar een volkomen normale eigenschap die hoort bij elk complex dynamisch systeem. Die vaststelling geeft geen antwoord op hoe het klimaat verandert, over de vraag of we daar als mensen deels verantwoordelijk voor zijn, welke veranderingen in de toekomst gaan plaatsvinden, en of die veranderingen positief of negatief voor de mensheid zullen uitvallen. De enige hoop die we hebben om überhaupt op dat soort vragen in te kunnen zijn, zijn de wetenschappelijke methoden van de chemie en fysica van de aardatmosfeer. Toepassing van die methoden garandeert overigens geen sluitende antwoorden. Willen we iets begrijpen van de klimaatproblematiek, dan is dus natuurwetenschappelijke kennis in elk geval onmisbaar. Een kort maar noodzakelijkerwijs incompleet overzicht van hoe die methoden werken, is daarom op zijn plaats.

Natuurwetenschap begint met waarnemen. Als het over het klimaat op aarde gaat, kan men op veel mogelijke manieren waarnemingen doen. Men kan zich richten op gegevens uit het geologisch verleden, uit het meer recente verleden of uit het heden. Boorkernen, fossielen, boomringen, zaden en plantenresten dragen allemaal bij aan wat we over het klimaat uit het verleden te weten kunnen komen. Recent zijn daar enorm veel mogelijkheden bij gekomen om via satellietmetingen gegevens te verzamelen. Het doen van metingen is overigens nooit een eenvoudige zaak, omdat allerlei foutenbronnen zorgvuldig bepaald en zo veel mogelijk uitgesloten moeten worden.

In elke klimaatdiscussie worden met graagte temperatuurgemiddelden over een jaar geciteerd. Nu gaat het bij het klimaat om een gemiddelde over globaal dertig jaar, dus jaarcijfers zijn maar zeer betrekkelijk. Bovendien kan men zich afvragen of een gemiddelde temperatuur voor een complex systeem als de hele aarde bijzonder zinvol is. Los daarvan, temperatuurmetingen zijn niet simpel, zoals goed beschreven hier. Bovendien zijn er twee soorten temperatuurmetingen, namelijk oppervlaktemetingen, en van meer recente datum satellietmetingen die resultaten geven voor de lagere troposfeer. Opvallend is dat dergelijke meetmethoden tot heel verschillende datasets leiden. Nu leiden oppervlaktemetingen vaak aan het ‘urban heat island’ (UHI) effect. Dit betekent dat meetstations die vroeger ver van de bewoonde wereld stonden, langzamerhand in buitenwijken van grote bebouwde agglomeraties zijn beland, hetgeen tot hogere temperatuurmetingen leidt. Satellietmetingen zijn inherent nauwkeuriger, maar kunnen eveneens leiden tot interpretatieverschillen. Thermometer data suggereren, na heel veel aanpassingen, dat het klimaat systeem sinds het midden van de jaren 1800 is gestegen met ~ 0.7 graad C.

Nu zijn goede metingen prachtig, maar ze vertellen ons niets over de toekomst tenzij we die metingen kunnen verklaren met behulp van theorie. Bij klimaatwetenschap gaat het om natuurwetenschappelijke theorievorming die wordt ontwikkeld in computermodellen. Nu gaat het om complexe materie. Deels zijn natuurwetten (behoud van energie, gaswetten, effect van gravitatie inde atmosfeer, molecuulspectroscopische eigenschappen van atmosferische moleculen, etc.) die uitstekend bekend en getest zijn nodig, maar deels zijn zaken essentieel waarvan de chemie en fysica niet of nauwelijks bekend zijn. Dergelijke effecten kunnen slechts door parametrisering in rekening worden gebracht. Dat houdt in dat bepaalde parameters in het model bepaald of geschat worden door modeluitkomsten met metingen te vergelijken. De methodiek wordt helder beschreven op de volgende pagina. Problemen die via parametrisering beschreven worden zijn b.v. het opwarmend effect van CO2, en het koelend effect van wolken. Het spreekt vanzelf dat als bepaalde fysische effecten niet meegenomen worden in de modellen, dergelijke effecten buiten beschouwing blijven. Men kan hierbij b.v. denken aan de rol van de zonnewind op wolkenvorming, zie hier.

Curieus is dat er zo’n 100 klimaatmodellen in omloop zijn die stuk voor stuk tot verschillende uitkomsten leiden. Curieus omdat in de theoretische natuurkunde de relativistische quantummechanica uitstekend beschreven wordt met één Dirac-vergelijking. Het is dus altijd zinvol je af te vragen over welk klimaatmodel het gaat in diverse beschouwingen. Complexe modellering en uitbundige parametrisering treffen we overigens ook aan in de meteorologie en de economie (zie later).

Wat bepaalt nu of klimaatmodellen goed functioneren? Dat is alleen mogelijk door de uitkomsten van modellering te vergelijken met betrouwbare metingen over een zo lang mogelijke periode. Pas als de overeenstemming goed is, is er enige reden om vertrouwen in de uitkomsten van klimaatmodellen te hebben, en te hopen dat zij tot “voorspellingen” voor de toekomst leiden die enigszins betrouwbaar zijn. Zo is het veel te simpel te stellen dat als toename van het CO₂ gehalte in de atmosfeer en de temperatuurstijging perfect gecorreleerd zouden zijn (quod non) er ook een oorzakelijk verband tussen beide zaken zou bestaan. Correlatie en causaliteit zijn totaal verschillende dingen.

In klimaatmodellen wordt een belangrijke opwarmende rol toegekend aan CO2. Zoals alle moleculaire gassen (water, methaan, etc.) is CO2 een broeikasgas. Het bijzondere van CO2 is dat het gas nauwelijks afgebroken wordt door UV straling van de zon en een lange verblijftijd in de atmosfeer heeft. Zonder broeikasgassen en in het bijzonder H2O zou overigens de aardtemperatuur tientallen graden kouder zijn en zou de aarde een nogal onaangename plaats voor menselijk verblijf zijn. Daarnaast is CO2 de primaire voedingsbron voor alle plantenleven op onze planeet. Beneden 180 ppm zouden planten in grote problemen komen. Momenteel bevat de aardatmosfeer ongeveer 400 ppm CO2, en dat is deels toe te schrijven aan menselijke activiteit. Daar gaat het debat dus ook niet over, wel over de vraag tot hoeveel opwarming dat zou leiden en hoe ernstig dat is. In elk geval tonen satellietmetingen aan dat plantengroei op aarde de laatste jaren een positieve impuls heeft gekregen.

In de natuurwetenschap geldt dat “the proof of the pudding is in the eating”, dus vergelijking van meetgegevens met modeluitkomsten is cruciaal. Nu is de rol van de mens als het gaat om klimaatbeïnvloeding tot in elk geval 1850 verwaarloosbaar. In de 11e tot 14e eeuw was sprake van de zogenaamde Medieval Warm Period (MWP) en van de 17e tot 19e eeuw van de Little Ice Age (LIA). Ook geven satellietmetingen aan dat gedurende de laatste 20 jaar er niet of nauwelijks van opwarming sprake is. Gedurende MWP en LIA speelde menselijke activiteit bij het klimaat geen rol. De afgelopen 20 jaar is het CO2 gehalte toegenomen maar de temperatuur in de troposfeer niet. De klimaatmodellen zien geen kans de data uit de drie genoemde perioden adequaat te reproduceren, dus twijfel aan de voorspellend waarde in de richting van de toekomst is gerechtvaardigd. Hoe men ook naar de modelprognoses kijkt, zij “voorspellen” consistent significant hogere temperaturen dan de meetgegevens tonen.

In een minder recent verleden is er sprake geweest van CO2 concentraties in de orde van 2000 ppm, dus 5 maal zo hoog als wat we nu ervaren. De temperatuur op aarde was hoger dan nu, maar opvallend is dat het CO2 gehalte de opwarming in de tijd volgde, en niet omgekeerd. Opnieuw een reden om het causale verband tussen CO2 en opwarming niet als zoete koek te slikken. In feite leren de geologische en paleologische gegevens ons dat in de geschiedenis van de aarde zaken als vulkanische uitbarstingen en inslagen van meteoren grotere effecten hebben gehad dan klimaatverandering per se. In de huidige klimaatmodellen blijven die risico’s van deze en andere natuurlijke factoren buiten beschouwing.

Wat weten we nu en wat denken we te weten? Deels door menselijke activiteit is het CO2 gehalte in de atmosfeer opgelopen tot 400 ppm. Is er sprake van significante stijging van de aardtemperatuur en is daarbij CO2 de grote boosdoener? Daarover lopen de meningen zeer uiteen. Graag hanteren mensen die voortdurend menen dat het twee voor twaalf is de gedachte dat 97.5 % van alle wetenschappers die mening zouden zijn toegedaan. Dat cijfer kan in elk geval naar het rijk der fabelen verwezen worden, zoals overtuigend aangetoond door Richard Tol. Integendeel, “the science is not settled” en er vindt zelfs in toenemende mate een levendig wetenschappelijk debat plaats. Zoals dat ook hoort. Voor een aantal voorbeelden, zie hier en hier.