De rol van CO2 in het broeikaseffect

Onlangs hebben verschillende van mijn kritische respondenten de wens te kennen gegeven om wat dieper in te gaan op de wetenschappelijke aspecten van het broeikaseffect. Ik had daar aarzelingen over, want ik vreesde dat dan vele 'gemiddelde' lezers zouden afhaken omdat het hen boven de pet zou gaan. Dankzij de medewerking van twee vooraanstaande wetenschappers, Noor van Andel en Arthur Rörsch, lijkt het mij nu toch verantwoord om een poging daartoe te wagen.

Onlangs publiceerde de Volkskrant Opinie een ingezonden stuk van (em. prof.) John Videler: 'Opslag van CO2 is niet gevaarlijk, wel zinloos.' In dit artikel relativeerde hij de rol van CO2 in de opwarming van de aarde. Videler stelt dat CO2 het milieuvriendelijkste gas op aarde is: 'wij kunnen onze energie en middelen in betere zaken steken dan het opslaan van dit onschuldige gas in de bodem’. Geleerden die aan de oorzaken van klimaatverandering werken, zouden zich beter op waterdamp kunnen concentreren.

Dat waren natuurlijk ketterse gedachten, vooral in een dagblad dat zich als geen ander door de jaren heen als apostel van het broeikasevangelie heeft geprofileerd. De correctie kon dan ook niet uitblijven. Deze volgde in de vorm van een reactie van Bart Strengers en Leo Meyer, beiden van het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL). Hierin namen zij stelling tegen beweringen van John Videler. Deze reactie werd eveneens in de Volkskrant gepubliceerd.

Strengers en Meyer stellen dat de argumenten van de emeritus hoogleraar tegen de opslag van CO2 niets te zoeken hebben in het debat over dit onderwerp. Het klopt dat waterdamp een veel sterker broeikasgas is dan CO2. Zonder waterdamp zou het een graad of 25 kouder zijn en zonder CO2 een graad of 7. Maar de hoeveelheid waterdamp kan niet onafhankelijk worden verkleind.

Waterdamp versterkt de opwarming die wordt veroorzaakt door de uitstoot van broeikasgassen. Dit mechanisme leidt ertoe dat de oorspronkelijke opwarming ten gevolge van de toename van broeikasgassen wordt versterkt: 'iedere klimaatgeleerde weet dat en in ieder klimaatmodel wordt deze versterkingsfactor meegenomen'.

Tot zover Strengers en Meyer. Maar hun opvatting, die overeenkomt met datgene wat het VN-klimaatpanel verkondigt, wordt door vele klimaatsceptici niet gedeeld. De Nederlandse wetenschapper Noor van Andel, die tientallen jaren ervaring heeft in de industriële research, is een van hen. Hij klom in de pen om kritiek te leveren op Strengers en Meyer, maar de Opinieredactie van de Volkskrant wenste deze kritiek niet te plaatsen.

Maar gelukkig is er DDS!

Hier volgt dus de reactie van Noor van Andel, die door de Volkskrant werd geweigerd, gevolgd door ondersteunend commentaar van Arthur Rörsch.

De vraag of de klimaatverandering, een opwarming van 0,7 ºC tussen 1976 en 1999, door de mens is veroorzaakt, is van ongemeen belang. De rapporten van het IPCC tonen de menselijke invloed niet aan op basis van metingen, maar op basis van klimaatmodellen. Daarom moet er, zoals Meyer en Strengers ook betogen, een natuurwetenschappelijke discussie op gang komen waarin ook de "sceptici" [????? is Grieks voor denken] aan meedoen. Gelukkig gebeurt dat ook, zij het dat de IPCC aanhangers zich maar met moeite kunnen verdiepen in de natuurkunde van de sceptici, die stoelt op de klassieke meteorologie, in plaats van op de IPCC-veronderstelling dat CO2 een broeikasgas is en dus wel moet opwarmen. Die klassieke meteorologie gaat er van uit dat het land/zee-oppervlak twee wijzen kent om de ingevangen zonnestraling kwijt te raken: infrarode straling direct naar de ruimte, en convectie [thermiek, wind, wolken en vooral tropische stortbuien] waarbij de warmte in de atmosfeer wordt gedeponeerd. Op geen van beide heeft CO2 enige invloed. De invloed van meer CO2 op de wederuitstraling van de convectief aangevoerde warmte is een warmende in het geval dat de warmte onder 5 km hoogte in de atmosfeer wordt gedeponeerd en een koelende in het geval dat die warmte boven 10 km in de atmosfeer wordt gedeponeerd. De meeste warmte ontstaat boven de tropen, dat is het passaatwind gebied, zo tussen 20º NB en 20º ZB, en die warmte bereikt hoogten van 15 km. Daar is het de afgelopen decennia veel kouder geworden, wel 3 ºC, omdat meer CO2 er voor zorgt dat er daar meer uitstraling is. De tropische warmte is vooral in de vorm van verdampt water boven zee en boven tropische regenwouden. Die regent ter plaatse ook weer uit in donderbuien in de z.g. intertropische convergentiezone. Om dat natte oppervlak één graad warmer te krijgen, is er een warmtestroom van 20 Watt per vierkante meter [W/m2] nodig. De invloed van een verdubbeling van de concentratie van CO2 op de globale warmtestroom is 4 W/m2. Dat kan dus hoogstens 4/20=0,2 ºC temperatuurverhoging veroorzaken. Dat is zo weinig dat het niet te meten valt tussen de natuurlijke variaties van 0,4 ºC van jaar tot jaar.

Die 0,2ºC volgens de klassieke meteorologie moeten we vergelijken met getallen tussen 1,5 en 6 ºC die door het IPCC uit de door hen uitgezochte literatuur worden afgeleid. Voorts is het duidelijk te meten, dat de hoge troposfeer in de opwarmperiode juist veel droger is geworden als gevolg van de opwarming. Dat is een heel grote discrepantie, die voortvloeit uit het verschil in benadering tussen de door het IPCC aangehaalde literatuur en de literatuur die gestoeld is op de klassieke meteorologie. Het is inmiddels ook bewezen dat klimaatverschillen in het verleden, kleine ijstijd, warme middeleeuwen en alle grote ijstijden, in het geheel niet met CO2-variaties, maar wel met magnetische zonne-activiteit in verband kunnen worden gebracht.

Als je nauwkeurig kijkt kun je concluderen dat het verhaal over versterking van het broeikaseffect onjuist is. Het is waar dat de CO2-concentratie nu veel hoger is dan gewoonlijk in tussenijstijden gemeten is. Dat kun je ook zien doordat de helft van door de mensen veroorzaakte uitstoot in de oceaan oplost, die er immers 800 jaar over doet om in evenwicht te komen met de lucht. De vraag is, of die anomaal hoge concentratie gevaarlijk of juist van voordeel is, zoals Videler betoogt. Wie meer wil weten en enig idee van natuurkunde heeft, leze mijn artikel op bijvoorbeeld http://climategate.nl/2011/02/17/versie-7-van-noors-groengaspaper/

De grote afstand tussen kennis en opvatting tussen IPCC-auteurs en een groeiende groep andere klimaatwetenschappers zou opgelost moeten worden met een intense meteorologische discussie. Ik voer sinds september 2010 met medewerkers van het KNMI - op hun uitnodiging - die discussie, waar telkens weer blijkt dat het verschil in benadering moeilijk overbrugbaar is. Het gaat zo ver dat de KNMI-medewerkers de mijns inziens betrouwbare satelliet-metingen van uitgaande langgolvige straling, van hoog-troposferisch watergehalte etc. gewoonweg ontkennen, c.q. niet geloven. In de IPCC-literatuur is het gewoon dat men die metingen probeert aan te passen zodat ze weer in de pas lopen met de uitkomst van hun klimaatmodellen. Ik heb in 50 jaar researchervaring geleerd mijn modellen aan de werkelijkheid aan te passen, en niet andersom. Er komen steeds meer betrouwbare satelliet-metingen, die het tegendeel laten zien van wat volgens de klimaatmodellen zou moeten gebeuren. De reactie van de IPCC-kring auteurs is steeds, dat die metingen dus fout moeten zijn.

Het zal lang duren voordat er een echte discussie op gang komt. Het IPCC zou daar eigenlijk zelf voor moeten zorgen, willen ze enige geloofwaardigheid behouden. Maar tot nu toe is daar weinig van te merken. Geen enkele van de 800 auteurs voor het volgende IPCC rapport, die zijn benoemd door de leden-landen is ook maar enigszins sceptisch ten aanzien van de tot op heden uitgedragen IPCC-hypothese, die een rampzalig grote invloed van CO2 projecteert, en waarin men zich compleet heeft vastgebeten. Honderden peer-reviewed publicaties van meteorologen van naam, te vinden in bijvoorbeeld http://www.co2science.org/subject/subject.php, die sinds jaar en dag kritische geluiden laten horen tegen de IPCC-opvatting, worden steevast genegeerd door dat IPCC. Dat kan zo niet langer doorgaan.

Het is in de wetenschap geboden dat men in een assessment report ook de tegenstemmen aan het woord laat. Dat is niet het geval. Het is meer zo dat er een steeds meer op zich zelf staande en in zich zelf gekeerde en zichzelf beoordelende groep "IPCC-auteurs" is, die met globaal in totaal miljarden per jaar worden gefinancierd door hun respectieve overheden, zoals in Nederland het KNMI en het PBL. Men zou die financiering afhankelijk moeten stellen van de bereidheid van die instituten ook tegenstemmen aan het woord te laten. Alleen dan kan wetenschap werken.

Aldus Noor van Andel.

Commentaar van Arthur Rörsch:

Videler stelde in zijn Volkskrant-artikel: “Is CO2 wel een dergelijk belangrijk broeikasgas zoals politici ons willen laten geloven? Elk onderdeel van de lucht houdt stralingswarmte van de aarde tegen, CO2 ook. Maar er zijn gassen, zoals waterdamp, die dat veel effectiever doen. Bovendien is er veel meer waterdamp in de lucht dan CO2. Geleerden die aan de oorzaken van klimaatverandering werken, zouden er beter aan doen zich op waterdamp te concentreren. Dat schijnt technisch echter te moeilijk te zijn”.

Strengers en Meyer merkten hierbij op: “Het klopt dat waterdamp een veel sterker broeikasgas is dan CO2 en tevens voorkomt in veel hogere concentraties in de atmosfeer dan CO2. Zonder waterdamp zou het een graad of 25 kouder zijn op aarde en zonder CO2 een graad of 7. Wat de bewering van Videler echter ontkracht is dat de hoeveelheid waterdamp, in tegenstelling tot CO2, niet onafhankelijk vergroot of verkleind kan worden”.

S&M zullen Videler verkeerd hebben geïnterpreteerd, want de laatste stelt niet dat hij de ‘broeikas’ bijgesteld zou willen zien, door de waterdampconcentratie te veranderen, door menselijk ingrijpen. Videler gaat uit van de klassiek meteorologische veronderstelling dat de natuur zelf met de waterhuishouding de aardoppervlaktemperatuur regelt. Ingrijpen is niet nodig want de waterhuishouding zorgt er niet alleen voor dat de atmosfeer warmte vasthoudt maar koelt door verdamping tevens het oppervlak. Er ontstaat een evenwicht dat het oppervlak gemiddeld zo’n 25 graden C warmer houdt dan zonder waterhuishouding.

Het is vervolgens nog maar de vraag of CO2 aan dat mondiale evenwicht 7 C kan bijdragen. Dat is wat Videler door de klimaatgeleerden beter onderzocht wil zien. Of met andere woorden de vraag, of de waterthermostaat met een extra aanwezige infrarood-absorberende en -emitterende stof van haar stelpunt kan worden afgebracht.

De door S&M veronderstelde 7 C bijdrage is gebaseerd op een theoretische berekening, niet op een met onderzoek bewezen waarnemingen  Deze berekening wordt hoofdzakelijk gebaseerd op de stralingsprocessen die verwacht worden aan het in standhouden van een bepaald ‘broeikaseffect’ bij te dragen. De waterthermostaat wordt echter door meer krachten aangedreven.

S&M stellen vervolgens, “als de temperatuur van de atmosfeer stijgt doordat er extra CO2 (en andere broeikasgassen) in komen, dan komt er vanzelf en op korte termijn extra waterdamp in de atmosfeer, omdat een warmere atmosfeer meer waterdamp kan bevatten. Door de extra broeikaswerking gaat de temperatuur vervolgens nóg wat omhoog. Hierdoor kan er weer meer waterdamp in de atmosfeer worden vastgehouden, totdat er uiteindelijk een nieuw evenwicht ontstaat. Dit mechanisme leidt ertoe dat de oorspronkelijke opwarming ten gevolge van de toename van broeikasgassen met bijna een factor twee wordt versterkt. Iedere klimaatgeleerde weet dat en in ieder klimaatmodel wordt deze versterkingsfactor meegenomen.”

De belangrijkste tegenwerping van hen die dit model niet aanvaarden, is, dat het niet door de waarnemingen wordt bevestigd. De voor de hand liggende conclusie is dan dat er in de modellen de temperatuurstijging tegenwerkende krachten, over het hoofd worden gezien. Hetgeen tot bijstelling van het model aanleiding zou moeten geven.

Dit verleidt N. van Andel tot de uitspraak: “Ik voer sinds september 2010 met medewerkers van het KNMI op hun uitnodiging die discussie, waar telkens weer blijkt dat het verschil in benadering moeilijk overbrugbaar is. Het gaat zo ver dat de KNMI-medewerkers de mijns inziens betrouwbare metingen van uitgaande langgolvige straling, van hoog  troposferisch watergehalte, etc. gewoonweg ontkennen, c.q. proberen aan te passen zodat ze weer in de pas lopen met de uitkomst van hun klimaatmodellen. Ik heb in 50 jaar researchervaring geleerd mijn modellen aan de werkelijkheid aan te passen, en niet andersom. Er komen steeds meer betrouwbare satellietmetingen die het tegendeel laten zien van wat volgens de klimaatmodellen zou moeten gebeuren. De reactie is steeds, dat die metingen dus wel fout moeten zijn”.

Als de waterthermostaat werkt zoals Van Andel met zijn fysische beschouwing meent te kunnen aantonen, dan is de atmosfeer wellicht een veiliger plaats om overmatig geproduceerd CO2, in sterke verdunning, op te slaan dan enig ander thans politiek overwogen alternatief.

Aldus Arthur Rörsch.