Een bijdrage van Hugo Matthijssen.
Op dit moment is de broeikaswerking en een mogelijke opwarming van de aarde sterk in beeld. Je kunt geen nieuwsbericht meer volgen of wordt wel aandacht aan geschonken.
Op 13 maart werd de uitkomst van doorrekening van de klimaatplannen bekend gemaakt en duidelijk is dat de plannen volledig gericht zijn op de vermindering van de uitstoot van het broeikasgas CO2.
Al jaren wordt er van uitgegaan dat CO2 het belangrijkste broeikasgas is.
Er wordt gesproken over enorme hoeveelheden van dit broeikasgas die in de atmosfeer brengen maar kijken we naar cijfers dan is dat net 120 ppm.
Bekijken vanaf het begin van de industriële revolutie dan is de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer toegenomen van 280 naar ongeveer 400 ppm. 400 Moleculen CO2 op 1000.000 delen lucht. Het IPCC geeft aan dat deze toename voornamelijk antropogeen is en een sterke mondiale opwarming veroorzaakt.
De klimaatgevoeligheid voor CO2 (het temperatuureffect van een verdubbeling van de CO2-concentratie in de atmosfeer) wordt door het IPCC al jaren geschat met ruime grenzen tussen 1,5 – en 4,5 graden. Een schatting met een ruime marge. Die schatting is behoudens tussentijds kleine aanpassingen de afgelopen 15 tot 20 jaar niet gewijzigd.
De wetenschap is er uit, CO2 is de klimaatknop en we lopen een risico dat bij verdubbeling van de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer de temperatuur met 4,5 graden zou kunnen oplopen.
Dat is de basis voor het alarmisme. Maar je vraagt je wel af waarom het IPCC op basis van de praktijkcijfers van de laatste 20 jaar geen berekening kan maken van de klimaatgevoeligheid. Er is al een fors aantal wetenschappers die dat wel gedaan hebben. Zie bovenstaande grafiek.
Dat betekent dat op basis van voortschrijdend inzicht duidelijk is dat de geschatte temperatuurgevoeligheid voor CO2 nodig aan een update toe is op basis van de feiten van de afgelopen 15 jaar. Je kunt je afvragen wat het IPCC bezielt om toch van die oude schattingen uit te blijven gaan. Een ding is wel duidelijk de laatste jaren is het inzicht in de klimaatgevoeligheid gegroeid met name door het beschikbaar komen van recente onderzoeken. Zou de klimaatgevoeligheid laag zijn dan kan het IPCC zich opheffen en de vraag is of dat ook niet een beetje meespeelt. Feit is wel dat ook het Nederlandse klimaatbeleid nog uitgaat van de cijfers van het IPCC.
In 2014 werden er al onderzoeksresultaten van het onderzoek van Crok en Lewis gepresenteerd waarbij zij uitgegaan zijn van de modellen van het IPCC.
De voornaamste conclusies
– Allereerst is er natuurlijk de vaststelling dat er door recente onderzoeken een grote discrepantie is ontstaan tussen de climate sensitivity, zoals die afgeleid kan worden uit waarnemingen, en die welke uit de klimaatmodellen rolt. Het IPCC had deze discrepantie eerlijk moeten melden. Daar hebben beide auteurs ook in hun review op aangedrongen. Tevergeefs helaas.
– Niet de 95% zekerheid dat de mens oorzaak is van de helft van de opwarming na 1950 is eigenlijk het grote nieuws van AR5 (IPCC-Assessment Report 5) maar het feit dat de klimaatmodellen niet meer in lijn met de waarnemingen te brengen zijn.
– De mondiale klimaatmodellen die gebruikt worden om toekomstige klimaatverandering te voorspellen, genereren nog altijd een klimaatgevoeligheid in de orde van 2–4,5 graden C, met een gemiddelde van iets boven de 3 graden C. Grote delen van het IPCC-rapport leunen op deze computersimulaties. Vrijwel alle projecties van toekomstige klimaatverandering zijn erop gebaseerd en een heel hoofdstuk is gewijd aan de performance van de modellen.
In het IPCC-rapport toegeven dat de beste observationele schattingen voor klimaatgevoeligheid nu slechts 1,5–2 graden C zijn, zou erop neerkomen dat grote delen van het IPCC-rapport uit de pas lopen met de laatste stand van de wetenschap.
– Uit de grondige assessment van rapporten blijkt een climate sensitivity te rollen van tussen de 1,25 en 3 graden, C met een beste schatting van 1,75 graad C. Dit is ca 40% lager dan wat de klimaatmodellen aangeven.
In bovenstaande grafiek is goed te zien welke onderzoeken wanneer welke resultaten gaven.
Laten we eens kijken naar de basis van het klimaatbeleid
Dit schrijft het compendium van de leefomgeving in hun rapport:
Broeikaswerking, 1970-2015
Inleiding:
De gezamenlijke versterkte broeikaswerking van de mondiale broeikasgassen, inclusief verkoelende stoffen, is tot en met 2015 verder toegenomen en bedraagt nu ruim 2,5 W/m2. Dit is een stijging van 1,7 W/m2 ten opzichte van 1970. De snelheid waarmee de broeikaswerking toeneemt fluctueert jaarlijks, maar steeg de afgelopen jaren van rond de 0,04 W/m2 per jaar in de jaren negentig tot 0,05 W/m2 per jaar in afgelopen 5 jaar.
Bron hier.
Wat we hier zien is een grafiek van het PBL uit het rapport ‘Broeikaswerking, 1970-2015.’
Indicator | 21 december 2017
In deze grafiek wordt CO2 duidelijk als belangrijkste broeikasgas gepresenteerd en methaan op grote afstand als 2e. Maar wat we onder de titel Broeikaswerking zien is niet de totale broeikaswerking van de verschillende broeikasgassen maar een berekende waarde.
Zie deze tekst:
De gezamenlijke versterkte broeikaswerking van de mondiale broeikasgassen, inclusief verkoelende stoffen.
Het is een sterk vertekend beeld van de werkelijkheid. Hier mis ik het broeikasgas met de grootste bijdrage aan de broeikaswerking. Waterdamp (H2O) is het belangrijkste broeikasgas. maar is in de bovenstaande grafiek niet als zodanig meegenomen. En zo lijkt het net of CO2 het belangrijkste broeikasgas is.
Dit schrijft het KNMI over waterdamp:
Zonder broeikasgassen en met gelijke andere factoren (zoals de weerkaatsing van zonlicht) zou het gemiddeld op aarde 33 graden kouder zijn. Waterdamp neemt bijna twee derde van het natuurlijke broeikaseffect voor zijn rekening en is daarmee het belangrijkste broeikasgas.
Bron hier. 
Wat is er aan de hand?
In de grafiek van het PBL wordt de toename van de broeikaswerking van alle broeikasgassen aangegeven, behalve waterdamp. De inbreng van waterdamp is wel meegenomen blijkt uit de tekst, maar is verrekend. Zou je dat niet zo doen dan stelt de broeikaswerking van CO2, methaan etc. echt niet veel voor.
De hypothese is dat de toename van een relatief geringe hoeveelheid van een broeikasgas zoals CO2 of methaan CH4 bijdraagt aan een klein beetje opwarming van de onderste atmosfeer. Door die opwarming is de lucht Iets warmer en kan meer waterdamp bevatten. Deze geringe toename van waterdamp zorgt als het belangrijkste broeikasgas voor de opwarming.
Een wat vergezochte hypothese maar daar kom ik nog op terug.
Op basis van deze hypothese wordt CO2 naar voren geschoven als de klimaat’knop’. Maar daar kun je duidelijk vraagtekens bij zetten. Alle modelberekeningen van het IPCC en daarmee ook het KNMI zijn gebaseerd op deze hypothese. De hypothese van de versterkende werking.
Zonder die hypothese blijkt dat CO2 helemaal niet het belangrijkste broeikasgas is. Zou je alle 100 ppm CO2 uit de lucht halen dan heeft dat nog weinig invloed op de opwarming van de aarde. CO2 is maar een klein onderdeel van alle broeikasgassen inclusief waterdamp
Broeikaswerking (zie ook onderstaande grafiek)
Broeikasgassen zijn werkzaam in het infrarood gebied op meerdere frequenties.
In de grafiek hieronder is gekeken naar de banden in het infrarood spectrum waarin de voornaamste broeikasgassen actief zijn. Broeikasgassen vangen het van de aarde uitgestraalde infraroodstraling in en stralen dit dan rondom uit. Een deel wordt dan ook teruggekaatst naar de aarde.
De grafiek bestaat uit 2 delen. Het bovenste deel geeft de broeikaswerking van alle broeikasgassen samen weer inclusief de ‘open ramen’.
Kijken we naar het 2e deel dan zie je de bijdrage van alle afzonderlijke broeikasgassen. Dan blijkt dat waterdamp, dat ongeveer 10 x meer in de atmosfeer voorkomt dan CO2, ook nog eens op een veel breder spectrum in het infrarood gebied actief is. De frequenties waar CO2 werkzaam is, zijn een stuk smaller en de frequenties waar methaan werkzaam is, is relatief gering te noemen.

Er zijn een paar zaken die direct opvallen.
Broeikasgassen zijn moleculen met een dipool werking in de infraroodband. De werking wordt bepaald door hoeveelheid broeikasgas in de lucht en de bandbreedte in het infraroodgebied waarin de broeikaswerking van het desbetreffende gas werkzaam is.
Als we dan de vergelijking maken met CO2 en waterdamp dan zal duidelijk zijn dat de invloed van waterdamp veel groter is dan die van CO2.
Ook blijkt dat de frequentieband van CO2 vrij smal is, zodat de kans groot is dat er verzadiging kan optreden en toename van CO2 in de lucht dan geen enkel effect meer heeft.
Wat we ook zien is een aantal ‘open ramen’. Dat zijn frequenties in het infraroodspectrum waar broeikasgassen niet werkzaam zijn en waarin infrarood ongehinderd kan uitstralen.
Duidelijk is dat:
1e Waterdamp het belangrijkste broeikasgas is zowel qua broeikaswerking als qua hoeveelheid in de atm. Water in de lucht werkt in dampvorm als broeikasgas en wat vaak vergeten wordt is dat de waterdruppels in wolken eveneens een rol vervullen in de stralingsbalans buiten de bovenstaande grafiek om. Wolken vangen ook infrarood in en stralen dat deels weer terug naar de grond. Zo is de temperatuurdaling tijdens een bewolkte nacht veel geringer dan bij een heldere sterrenhemel.
Ook stralen wolken een deel van de inkomende UV straling direct terug naar de ruimte waardoor er minder energie binnen komt.
Meer waterdamp hoeft dan ook niet direct meer broeikaswerking te betekenen. Neem je de broeikaswerking van waterdamp en waterduppels samen dan wordt naar schatting 80 tot 90 % van de broeikaswerking door H2O veroorzaakt en aan de andere kant zorgt meer water in de lucht in de vorm van wolken ook voor extra terugstraling van het zonlicht.
Wat schrijft het KNMI daarover ?
Zonder broeikasgassen en met gelijke andere factoren (zoals de weerkaatsing van zonlicht) zou het gemiddeld op aarde 33 graden kouder zijn. Waterdamp neemt bijna twee derde van het natuurlijke broeikaseffect voor zijn rekening en is daarmee het belangrijkste broeikasgas.
Bron hier.
En vervolgens wordt de versterkende werking weer van stal gehaald.
2e CO2 heeft met alle andere broeikasgassen samen een bijdrage aan de opwarming van de aarde van totaal 10% tot 20% de totale broeikaswerking.
Alleen de hypothese van de versterkende werking zou de werking van CO2 iets groter maken maar dat geldt voor alle broeikasgassen.
Wat je ook ziet is dat de frequentieband waarop CO2 werkzaam is vrij smal is. Dat betekent dat er een grens is waarboven de toekomstige CO2 toename weinig effect meer zal hebben.
3e Een ander beeld zie je ook van methaan waar de boeren zo mee gepest worden, methaan is qua molecuul opbouw een sterk broeikasgas maar gezien de frequentie en de relatief geringe hoeveelheid van weinig invloed op het totale broeikaseffect
Methaan wordt al vanaf het begin van het ontstaan van leven op aarde uitgestoten. Een deel zien we terug in de vorm van aardgas dat is blijven hangen onder ondoorlatende lagen in de bodem. Maar er is in de loop van de miljoenen jaren veel meer vrij gekomen in de bodem en de atmosfeer. Toch is de hoeveelheid methaan gering te noemen en dat is mede een gevolg van het feit dat methaan oxideert in de lucht en in de bodem door bacteriën wordt afgebroken.
Tot zover de broeikasgassen.
Nu de praktijk als we naar de theorie van de versterkende werking kijken.
We wonen op een waterplaneet. 70% Van het aardoppervlak bestaat uit oceanen en de rest is land. Op de oceanen zien we dat lucht over het wateroppervlak stroomt van de koudere gebieden naar plaatsen waar het warmer is. Dat effect is goed waar te nemen tijdens een El Niño.
Onderweg kan die opwarmende lucht veel waterdamp meenemen en stijgt in het warme gebied de van waterdamp verzadigde lucht op zodat er lokaal een lage drukgebied ontstaat. De warme lucht koelt af en er ontstaat wolkvorming waarbij de condensatiewarmte aan de lucht wordt afgegeven. Zo wordt heel veel warmte vanuit de oceanen tot aan de tropopauze gebracht. Kijken we naar cijfers dan is de hoeveelheid warmte die nodig is om het oppervlakte van de oceanen met 0,02 graad Celsius te laten stijgen gelijk aan de hoeveelheid warmte om de onderlaag van de atmosfeer met 5 graden op te warmen. Het zal duidelijk zijn dat de versterkende werking van waterdamp boven de oceanen van weinig invloed is op de energiebalans.
Hier een voorbeeld.
Gemiddeld zie je over het hele aardoppervlak per jaar 1 meter neerslag naar beneden komen. Dat is gecondenseerde waterdamp die de warmte naar boven heeft getransporteerd.
Overal waar op onze aarde lucht met waterdamp opstijgt, worden wolken gevormd en uiteindelijk neerslag. Zo wordt warmte getransporteerd buiten de broeikaswerking om.
Nu nog eens naar het land kijken
Op de koudere gebieden met heel veel ijs zoals groenland en Antarctica met lage temperaturen zit er heel weinig vocht in de lucht. Zelfs als in die gebieden de luchtvochtigheid 100% zou zijn dan nog is de hoeveelheid water minimaal omdat koude lucht vrijwel geen water kan bevatten zie onderstaande grafiek.

Er zijn ook gebieden waar het wel heel warm is maar waterdamp ontbreekt. Denk aan woestijnen, de warmste plaatsen op aarde maar ook zeer droog door het ontbreken van water. Ook hier kan geen sprake zijn van de versterkende werking.





Kijken nu nog eens naar de eerste grafiek van het PBL.
Hier zie je nergens waterdamp in beeld toch is waterdamp verantwoordelijk voor het grootste deel van de broeikaswerking. lees je de begeleidende tekst dan wordt er gesproken van versterkende werking etc.
Deze grafiek alleen is misleidend. Hij is gebaseerd op een modelberekening waarbij rekening is gehouden met ‘de versterkte werking’. De genoemde broeikasgassen veroorzaken totaal niet meer dan 10 tot 20% van de broeikaswerking.
Dat is wel informatie waarop ook de klimaatmodellen gebaseerd zijn.
Haal je de helft van de hoeveelheid CO2 er uit dan bereik je nauwelijks enige reductie van de totale broeikaswerking mede door het feit dat deze grafiek alleen een berekende verhoging weergeven.
Conclusie
De rol van CO2 in de energiebalans van de aarde wordt sterk overschat. De beleidsontwikkeling gaat uit van de hypothese de versterkte werking van CO2 – een hypothese waarvan in de praktijk weinig effect is te zien.
CO2 is zeker een broeikasgas, dat samen met in de grafiek van het PBL genoemde broeikasgassen bijdraagt aan 10 tot maximaal 20% van onze broeikaswerking.
Water in de vorm van damp en druppels in wolken zijn verantwoordelijk voor het merendeel van de broeikaswerking.