CO2 is niet het belangrijkste broeikasgas dat is waterdamp.
30-9-2020
Is CO2 het belangrijkste broeikasgas?
Een bijdrage van Hugo Matthijssen.
Algemeen wordt aangenomen dat CO2 het belangrijkst broeikasgas is.
CO2 is een van de vele gassen die in de atmosfeer voorkomen en bestaat uit 1 atoom koolstof en 2 atomen zuurstof. CO2 is voor het leven op aarde het belangrijkste gas.
Planten nemen CO2 op, en onder invloed van zonlicht en met behulp van water en meststoffen produceren de groene planten en algen, naast zuurstof, ook veel verschillende koolwaterstoffen.
Deze koolwaterstoffen komen we tegen in ons voedsel. Enkele voorbeelden zijn eetbare olie zoals olijfolie, palmolie, koolzaadolie etc. maar ook zetmeel en suikers. Wij verwerken en verbranden het voedsel met zuurstof uit de lucht in onze cellen. We ademen zuurstof in en CO2 uit, een mooie kringloop.
Zou er minder dan 180 ppm CO2 in de lucht zitten dan is er geen leven, zoals wij dat kennen, meer mogelijk.
CO2 in de atmosfeer
Er zit momenteel relatief weinig CO2 in de lucht: 405 ppm (parts per million). Dat zijn 405 deeltjes per miljoen delen lucht. Niet meer dan 0,0405%. Sinds het begin van de industriële revolutie is de hoeveelheid met 0,0125% toegenomen terwijl de gemiddelde luchttemperatuur in dezelfde periode met 1,2 graden is gestegen. De temperatuurstijging wordt door het IPCC voor het grootste deel aan het menselijk handelen toegeschreven. Daarbij wordt erop gewezen dat CO2 het belangrijkste broeikasgas is en verbranding van fossiele brandstoffen de voornaamste oorzaak is van stijging van CO2 in de atmosfeer.
CO2 als broeikasgas
De aarde warmt weer op sinds de kleine ijstijd, ook toen er geen sprake was van CO2 toename. De gletsjers smolten al voor het begin van de industriële revolutie. Het KNMI geeft aan dat er sprake is van 33 graden opwarming als gevolg van het broeikaseffect.
Aangenomen wordt dat er erg veel CO2 bij komt als gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen. Fossiele brandstoffen zijn ontstaan in een periode van miljoenen jaren. In die periode is er veel CO2 omgezet door planten waardoor ook de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer toenam tot de huidige waarden. Naast de afname van de hoeveelheid CO2 door plantengroei kwam er ook weer CO2 in de atmosfeer bij als gevolg van vulkanische activiteit.
De fossiele brandstoffen vormen bij verbranding weer CO2 en zo is gekozen om CO2 het belangrijkste broeikasgas te noemen. Is dat wel zo?
Naast CO2 zijn er nog meer broeikasgassen de belangrijkste volgens het KNMI zijn dat waterdamp H2O, methaan CH4. We worden door de alarmisten bang gemaakt omdat Methaan een veel sterkere broeikaswerking heeft dan CO2, de praktijk is dat er 0,00022% methaan in de atmosfeer voorkomt. Vanaf de rotting van de eerste planten komt er Methaan in de atmosfeer voor toch is het een sporengas. Dat komt omdat Methaan in de hogere luchtlagen onder invloed van de zon uiteenvalt. Samen met zuurstof wordt er waterdamp H2O en CO2 gevormd en dat al miljoenen jaren. De CO2 werd opgenomen in de kringloop.
De broeikasgassen die totaal het grootste deel van de broeikaswerking veroorzaken zijn dan ook CO2 met 0,0405 % en H2O met 1% tot 4% in de atmosfeer afhankelijk van de temperatuur en vochtigheidsgraad. Boven de oceanen op de evenaar kan dat wel oplopen tot 7%
En zowel H2O als CO2 zijn beide broeikasgassen met een dipoolwerking in het infraroodgebied waarbij een overlap plaats vindt. In de praktijk is de broeikaswerking van H2O en CO2 ongeveer gelijk. Hoe kan het dan dat CO2 het belangrijkste broeikasgas genoemd wordt?
Eens kijken wat het KNMI daarvan zegt:
Alle broeikasgassen tezamen leveren een natuurlijk broeikaseffect op van 33ºC. Zonder broeikaswerking zou de aarde een koude bevroren bol zijn in de ruimte zonder enig leven.
Dit schrijft het KNMI:
Van de 33° C temperatuurverhoging van de troposfeer als gevolg van het broeikaseffect komt ruwweg 21° C voor rekening van waterdamp. Waterdamp absorbeert sterk in de banden 2,4 – 3,1 µm, 4,5 – 6,5 µm en boven de 16 µm. Voor CO2 is de belangrijkste absorptieband gelegen bij 14 – 16 µm, maar er zijn ook absorptiebanden bij 2,6 µm en 4,2 µm. Daar waar in het infrarode spectrum waterdamp en CO2 niet werkzaam zijn als absorptiemedium, zoals in de nabijheid van 10 µm golflengte, ontsnapt langgolvige straling ongehinderd de ruimte in. Het gebied van 8,5 – 13 µm is het zogenaamde atmosferische venster.
Dat is vreemd. Er zijn meer broeikasgassen dan alleen CO2 met 405 ppm, zoals waterdamp H20 tussen de 10.000 en 40.000 ppm (buiten de polen en woestijnen). En dan nog sporengassen zoals methaan en Ozon. Wat hier wordt aangegeven is duidelijk: 2/3 van alle broeikaswerking komt van waterdamp. Waterdamp vormt wolken en wolken spelen ook een rol in de stralingsbalans. Daar wordt al meer dan 10 jaar onderzoek gedaan, maar er is nog veel meer te onderzoeken voordat daar een juist beeld van bestaat. Voor meer info zie hier.
De vraag die je hier kunt stellen is hoe je modelberekeningen t.a.v. de rol van broeikasgassen kunt maken als van een deel van de stralingsbalans nog onvoldoende bekend is.
Dat betekent dat na aftrek van het broeikaseffect van waterdamp en de werking van wolken ervan naar schatting nog 5 tot 10%, er niet meer dan 25% van de broeikaswerking over blijft voor alle andere broeikasgassen samen, inclusief CO2 en Methaan. Omdat methaan een sporengas is en in de atmosfeer wordt afgebroken kijken we alleen naar H2O en CO2. Zie ook broeikasgas waterdamp. De rol van CO2 is daarmee relatief klein.
Hoe wordt de rol van CO2 dan wel gezien in de alarmistische hoek?
Er wordt teruggevallen op de wet van Clausius-Clapeyron
“De hoeveelheid water die lucht maximaal kan bevatten neemt ongeveer 7 procent toe als de temperatuur 1 graad stijgt. In de metingen zien we een nagenoeg constante relatieve vochtigheid van ongeveer 77 procent boven grote wateroppervlakten. Dit is het percentage waterdamp in de lucht ten opzichte van de maximale hoeveelheid.”
Dat is leuk in een lab. Een heel klein beetje toename van CO2 in de atmosfeer ongeveer 0,0125% sinds het begin van de industriële revolutie zorgt voor een klein beetje opwarming waardoor de hoeveelheid waterdamp kan toenemen en daarmee wordt de broeikaswerking van CO2 extra belangrijk gemaakt.
In de atmosfeer zien we veel meer processen die de hoeveelheid waterdamp bepalen en die de luchttemperatuur beïnvloeden.
Hier de praktijk van dit soort wetenschap:
In 2011 kwam het KNMI met een rapport waaruit blijkt dat er vanaf 2003 geen opwarmingseffecten zijn waargenomen. Daar komt deze zin in voor: “De oceaantemperatuur is 0,02 graden Celsius minder gestegen dan verwacht. Een fractie van een graad maar omgerekend is dit een grote hoeveelheid warmte. Als hiermee de lucht zou zijn opgewarmd, dan zou het de afgelopen acht jaar 5 graden warmer zijn geworden.” Bron hier.
Dat betekent dat de opwarming van de onderlaag van de atmosfeer sinds 1850 met 1,2 graad Celsius geen meetbaar effect kan hebben op de watertemperatuur in de oceanen.
Boven zee stroomt de lucht van koude naar warme plekken een goed voorbeeld zijn de passaatwinden van de keerkringen naar de evenaar waarbij de stromende lucht sterk opwarmt door de onderliggende oceanen. Bij de evenaar zien we dan ook sterke convectie en wordt de warmte naar de tropopauze gebracht. Hoeveel warmte dat is blijkt uit het volgende.
De gemiddelde luchtdruk is overal op aarde gelijk aan druk van de kolom lucht ter plaatse en die luchtkolom is gemiddeld boven de evenaar en boven de polen even zwaar. Tocht ligt de tropopauze boven de evenaar door de lichtere opgewarmde lucht op 16 km en boven de zuidpool is dat minder dan 6 km.
Convectie is een belangrijk transportsysteem voor warmte een ander goed voorbeeld is El Niño en La Niña waar een hotspot in de oceaan ontstaat en ook veel warmte naar de tropopauze wordt getransporteerd. In dat stukje over de verdwenen warmte wordt het zo aangegeven:
“Het warmteverlies naar de ruimte gebeurt voornamelijk boven de Stille Oceaan waar de onregelmatige afwisseling van El Niño en La Niña invloed hebben. Tijdens en kort na El Niño zorgt het warmere oceaanwater voor extra warmte-uitstraling naar de ruimte.”
Dat is niets nieuws het is een kwestie van convectie. (en verschil in adiabatische afkoeling tussen droge en vochtige lucht). Hetzelfde proces zie je dan ook boven de evenaar en omgekeerd op de zuidpool waar koude lucht vanaf de tropopauze naar beneden komt en over de oceaan uitstroomt als onderdeel van de polar cell.
Samengevat
CO2 is niet het belangrijkste broeikasgas dat is waterdamp. De versterkende werking die in een lab goed meetbaar is heeft vrijwel geen effect in de atmosfeer.
Waterdamp is het belangrijkste broeikasgas dat meer dan 2/3 van de broeikaswerking voor zijn rekening neemt.
De effecten van wolken en wolkvorming op de stralingsbalans is nog onvoldoende in beeld.
Er zijn nog meer processen in de atmosfeer die het warmtetransport van grondniveau naar de tropopauze veroorzaken zoals het KNMI ook aangeeft t.a.v. El Niño en La Niña denk aan de convectie boven de evenaar, daling van de zeer koude lucht boven de zuidpool binnen de polar cell.
Datzelfde zien we bij hoge en lagedrukgebieden. In gebieden met lage luchtdruk stijgt de lucht en koelt af terwijl die in de kern van hogedrukgebieden daalt en opwarmt.
En wat te denken van de hadley cellen waar heel veel lucht van grondniveau naar de tropopauze gebracht wordt dan vraag je je af waar de klimaatwetenschap mee bezig is door alleen te focussen op de stralingsbalans.
Conclusie
De overwaardering van CO2 als broeikasgas dat met een zodanig geringe hoeveelheid in de atmosfeer voorkomt dat het haast een sporengas genoemd kan worden en daarmee onze energieproductie onderuithalen heeft is onverantwoord.
Laten we eens kijken hoe onze overheid met deze materie omgaat.
Dit is wat de 2e kamer te zien krijgt van het Compendium voor de Leefomgeving:
Broeikaswerking, 1970-2015
“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/m2per jaar in afgelopen 5 jaar.”
Bron hier.
Wat we hier zien is dat het belangrijkste broeikasgas H2O, dat verantwoordelijk is voor 2/3 van de totale broeikaswerking, niet in de grafiek voorkomt en dat CO2 als belangrijkste broeikasgas wordt gepresenteerd.
Wel wordt H2O in de tekst genoemd als versterkende factor van de werking van alle andere broeikasgassen. Dit is gebaseerd op het laboratoriumexperiment van Clausius-Clapeyron
“De hoeveelheid water die lucht maximaal kan bevatten neemt ongeveer 7 procent toe als de temperatuur 1 graad stijgt. In de metingen zien we een nagenoeg constante relatieve vochtigheid van ongeveer 77 procent boven grote wateroppervlakten. Dit is het percentage waterdamp in de lucht ten opzichte van de maximale hoeveelheid.”
Let wel de luchttemperatuur boven de oceanen, die het grootste deel van het aardoppervlak omvatten, wordt bepaald door de temperatuur van het water daaronder. Zie ook El Niño.
Boven de polen is de temperatuur erg laag. Op de ijsvlakte van de zuidpool bijna min 100 graden Celsius, zodat daar vrijwel geen waterdamp in de lucht voorkomt. Boven de noordpool is de luchttemperatuur gemiddeld 40 graden hoger maar ook dan is de hoeveelheid waterdamp bijna 0.
Hugo Matthijssen.
Kijken we naar woestijnen waar de temperatuur overdag kan oplopen tot + 50 graden Celsius en in de nacht ruim onder het vriespunt, dan zien we ook daar vrijwel geen waterdamp maar wel evenveel CO2 als bij ons. En wat we daar zien, is dan wel het effect van CO2 op de stralingsbalans – een effect dat minimaal is. Alle warmte die overdag de lucht heeft opgewarmd, is in de nacht vrijwel volledig verdwenen. Uitgestraald richting ruimte.
Mag ik de bovenstaande grafiek een vertekening van de werkelijkheid noemen?
CO2 is niet het belangrijkste broeikasgas en de invloed van 0,0125% toename sinds het begin van de industriële revolutie is minimaal te noemen. Als dan ook nog dat beetje volledig wordt toegeschreven aan het handelen van mensen dan kunnen daar forse vraagtekens bij worden geplaatst.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten