Wat is het verschijnsel versterkt broeikaseffect en zijn er regionale verschillen?
Het versterkte broeikaseffect, i.e. de toename van de temperatuur nabij het aardoppervlak, manifesteert zich voornamelijk op hogere breedten in het winterseizoen. Vooral de continenten op het noordelijk halfrond en de noordelijke ijszee (door het smelten van het zeeijs) warmen sterk op. In de tropen wordt de minste opwarming verwacht. Het IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2001) geeft voor een middelscenario (A2) een gemiddelde toename van de mondiale temperatuur van 3.8 °C tussen 1990 en 2100. De gemiddelde temperatuurtoename is hierbij bepaald met behulp van een aantal (complexe) klimaatmodellen. De spreiding van de temperatuurtoenamen, berekend door deze klimaatmodellen, is groot. Als op een bepaalde plaats op aarde bijvoorbeeld een gemiddelde toename van 8 graden met een spreiding van 8 graden gegeven is, wordt hiermee bedoeld dat het meest ongevoelige klimaatmodel een temperatuurtoename van 4 graden geeft (voor die lokatie) en het meest gevoelige model een toename van 12 graden.
Invloed van waterdampemissies op klimaat
De invloed van waterdampemissies op het klimaat is vele malen kleiner dan die van kooldioxide, ondanks het feit dat waterdamp een sterker broeikasgas is. Hiervoor zijn twee redenen aan te wijzen: •1) de gemiddelde verblijftijd van een H2O molecuul in de atmosfeer is in de orde van een week. Dit komt door de sterke hydrologische kringloop. CO2 heeft een verblijftijd van ruim 100 jaar.
•2) De hoeveelheid waterdamp in het klimaatsysteem wordt gestuurd door de temperatuur: een hogere temperatuur geeft een hoger gemiddeld waterdampgehalte in de atmosfeer door de temperatuurafhankelijkheid van de waterdampspanning (ook wel bekend als Clausius-Clapeyron).
Het gevolg is dat wanneer er veel meer waterdamp in de atmosfeer zou komen via bv antropogene emissies dan is "toegestaan" volgens de temperatuur, er binnen een week het surplus aan waterdamp condenseert (hetzij aan het aardoppervlak of in de atmosfeer van waaruit het via neerslag aan het oppervlak wordt toegevoegd).
Op deze manier vormt waterdamp (gereguleerd door de temperatuur) wel een belangrijk versterkingsmechanisme bij het versterkt broeikaseffect door bv menselijke CO2 emissies: door de temperatuurstijging nabij het aardoppervlak, verdampt er meer waterdamp, waardoor het broeikaseffect van de toename van CO2 versterkt wordt.
Wat is de rol van gehydrateerd methaan uit de Oceaan?
Over de mogelijke rol van het gehydrateerde methaan in de diepe oceaan is nog weinig bekend: zo weten we niet hoeveel van dit methaan aanwezig is en ook niet hoe groot de klimaatveranderingen moeten zijn om dit methaan los te weken van de oceaanbodem. Mocht dit op grote schaal plaatsvinden, dan komen er enorme hoeveelheden van dit broeikasgas in de atmosfeer terecht, waardoor de temperatuurverwachtingen naar boven bijgesteld moeten worden. Overigens kunnen bij het ontdooien van permafrostgebieden ook hoeveelheden methaan vrijkomen. Dit geeft dan eveneens een versterking van het broeikaseffecteffect.
Het verloop van temperatuur lijkt niet op die van CO2 in de laatste 250 jaar. Waarom houdt het KNMI dan toch vast aan de theorie van het versterkte broeikaseffect?
Het is een juiste constatering dat de CO2 grafiek en de temperatuurgrafiek niet over het volledige tijdvak van circa 150 jaar correleren. Dit wekt de suggestie dat er geen relatie is. Het klimaat (c.q. de trend en fluctuaties in de wereldgemiddelde temperatuur) wordt echter door verscheidene factoren beinvloed (zie bijgeleverd artikel uit 2001). Corrigeren we voor de natuurlijke klimaatinvloeden dan ontstaat er weldegelijk een grafiek die goed correleert met het CO2 verloop.
Veel belangrijker (dan de bovenstaande statistische benadering) is dat de relatie CO2 en aardse temperatuur natuurwetenschappelijk onderbouwd kan worden: een toename van CO2 veroorzaakt een verminderde afgifte van infraroodstraling naar de ruimte toe. Het klimaatsysteem lost deze imbalans met de netto binnekomende zonnestraling op door het aardoppervlak en de luchtkolom daarboven in temperatuur te laten stijgen. Dit wordt het versterkte broeikaseffect genoemd.
Waarom heeft CO2 zo'n grote invloed op de klimaatverandering terwijl CO2 slechts voor 0,03% deel uitmaakt van de lucht?
De atmosfeer bevat circa 0,5% aan broeikasgassen (H2O, CO2, O3, CH4, N2O CFKs etc). Deze broeikasgassen hebben een broeikaseffect, ofwel een temperatuurverhoging aan en nabij het aardoppervlak, van circa 33 graden. Hieraan is al zichtbaar dat ook een kleine hoeveelheid broeikasgassen een enorme invloed op de temperatuur heeft. CO2 maakt zoals u terecht beweerd ongeveer 0,03% (inmiddels 376 ppm ofwel 0,037%) uit van lucht, dus circa 10% van de totale hoeveelheid broeikasgassen. Een simpele rekensom (lineaire interpolatie) geeft dan ongeveer een 3 graden temperatuurverhoging door CO2. Computerberekeningen met klimaatmodellen laten echter een veel groter effect zien van het aanwezige CO2 in de lucht. Zonder CO2 zou de temperatuur aan het aardoppervlak met maar liefst 12 graden dalen (tov de huidige situatie).Er zijn twee hoofdoorzaken voor dit sterkere effect van CO2: • (1) CO2 is redelijk homogeen in de atmosfeer gemengd in tegenstelling tot het per gram veel sterkere broeikasgas waterdamp (H2O bevindt zich vooral onderin de atmosfeer). Daardoor is het effect van CO2 op de stralingsbalans en daarmee het broeikaseffect relatief sterker dan op grond van het bovengenoed simpele rekensommetje.
•(2) De CO2 concentratie bepaald via de temperatuur de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. Dit heeft een versterkend effect. Houden we bijvoorbeeld in onze computerberekeingen de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer constant, dan daalt bij het verwijderen van de huidige concentratie CO2 de temperatuur zo'n 7 graden (de waterdampterugkoppeling bedraagt dus circa 5 graden).
Het zal hiermee duidelijk zijn dat een stijging van het CO2 gehalte in de atmosfeer, zo'n 35% tov het preindustriele tijdperk, ook relatief groot zijn (in de orde van een graad).
Het versterkte broeikaseffect, i.e. de toename van de temperatuur nabij het aardoppervlak, manifesteert zich voornamelijk op hogere breedten in het winterseizoen. Vooral de continenten op het noordelijk halfrond en de noordelijke ijszee (door het smelten van het zeeijs) warmen sterk op. In de tropen wordt de minste opwarming verwacht. Het IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2001) geeft voor een middelscenario (A2) een gemiddelde toename van de mondiale temperatuur van 3.8 °C tussen 1990 en 2100. De gemiddelde temperatuurtoename is hierbij bepaald met behulp van een aantal (complexe) klimaatmodellen. De spreiding van de temperatuurtoenamen, berekend door deze klimaatmodellen, is groot. Als op een bepaalde plaats op aarde bijvoorbeeld een gemiddelde toename van 8 graden met een spreiding van 8 graden gegeven is, wordt hiermee bedoeld dat het meest ongevoelige klimaatmodel een temperatuurtoename van 4 graden geeft (voor die lokatie) en het meest gevoelige model een toename van 12 graden.
Invloed van waterdampemissies op klimaat
De invloed van waterdampemissies op het klimaat is vele malen kleiner dan die van kooldioxide, ondanks het feit dat waterdamp een sterker broeikasgas is. Hiervoor zijn twee redenen aan te wijzen: •1) de gemiddelde verblijftijd van een H2O molecuul in de atmosfeer is in de orde van een week. Dit komt door de sterke hydrologische kringloop. CO2 heeft een verblijftijd van ruim 100 jaar.
•2) De hoeveelheid waterdamp in het klimaatsysteem wordt gestuurd door de temperatuur: een hogere temperatuur geeft een hoger gemiddeld waterdampgehalte in de atmosfeer door de temperatuurafhankelijkheid van de waterdampspanning (ook wel bekend als Clausius-Clapeyron).
Het gevolg is dat wanneer er veel meer waterdamp in de atmosfeer zou komen via bv antropogene emissies dan is "toegestaan" volgens de temperatuur, er binnen een week het surplus aan waterdamp condenseert (hetzij aan het aardoppervlak of in de atmosfeer van waaruit het via neerslag aan het oppervlak wordt toegevoegd).
Op deze manier vormt waterdamp (gereguleerd door de temperatuur) wel een belangrijk versterkingsmechanisme bij het versterkt broeikaseffect door bv menselijke CO2 emissies: door de temperatuurstijging nabij het aardoppervlak, verdampt er meer waterdamp, waardoor het broeikaseffect van de toename van CO2 versterkt wordt.
Wat is de rol van gehydrateerd methaan uit de Oceaan?
Over de mogelijke rol van het gehydrateerde methaan in de diepe oceaan is nog weinig bekend: zo weten we niet hoeveel van dit methaan aanwezig is en ook niet hoe groot de klimaatveranderingen moeten zijn om dit methaan los te weken van de oceaanbodem. Mocht dit op grote schaal plaatsvinden, dan komen er enorme hoeveelheden van dit broeikasgas in de atmosfeer terecht, waardoor de temperatuurverwachtingen naar boven bijgesteld moeten worden. Overigens kunnen bij het ontdooien van permafrostgebieden ook hoeveelheden methaan vrijkomen. Dit geeft dan eveneens een versterking van het broeikaseffecteffect.
Het verloop van temperatuur lijkt niet op die van CO2 in de laatste 250 jaar. Waarom houdt het KNMI dan toch vast aan de theorie van het versterkte broeikaseffect?
Het is een juiste constatering dat de CO2 grafiek en de temperatuurgrafiek niet over het volledige tijdvak van circa 150 jaar correleren. Dit wekt de suggestie dat er geen relatie is. Het klimaat (c.q. de trend en fluctuaties in de wereldgemiddelde temperatuur) wordt echter door verscheidene factoren beinvloed (zie bijgeleverd artikel uit 2001). Corrigeren we voor de natuurlijke klimaatinvloeden dan ontstaat er weldegelijk een grafiek die goed correleert met het CO2 verloop.
Veel belangrijker (dan de bovenstaande statistische benadering) is dat de relatie CO2 en aardse temperatuur natuurwetenschappelijk onderbouwd kan worden: een toename van CO2 veroorzaakt een verminderde afgifte van infraroodstraling naar de ruimte toe. Het klimaatsysteem lost deze imbalans met de netto binnekomende zonnestraling op door het aardoppervlak en de luchtkolom daarboven in temperatuur te laten stijgen. Dit wordt het versterkte broeikaseffect genoemd.
Waarom heeft CO2 zo'n grote invloed op de klimaatverandering terwijl CO2 slechts voor 0,03% deel uitmaakt van de lucht?
De atmosfeer bevat circa 0,5% aan broeikasgassen (H2O, CO2, O3, CH4, N2O CFKs etc). Deze broeikasgassen hebben een broeikaseffect, ofwel een temperatuurverhoging aan en nabij het aardoppervlak, van circa 33 graden. Hieraan is al zichtbaar dat ook een kleine hoeveelheid broeikasgassen een enorme invloed op de temperatuur heeft. CO2 maakt zoals u terecht beweerd ongeveer 0,03% (inmiddels 376 ppm ofwel 0,037%) uit van lucht, dus circa 10% van de totale hoeveelheid broeikasgassen. Een simpele rekensom (lineaire interpolatie) geeft dan ongeveer een 3 graden temperatuurverhoging door CO2. Computerberekeningen met klimaatmodellen laten echter een veel groter effect zien van het aanwezige CO2 in de lucht. Zonder CO2 zou de temperatuur aan het aardoppervlak met maar liefst 12 graden dalen (tov de huidige situatie).Er zijn twee hoofdoorzaken voor dit sterkere effect van CO2: • (1) CO2 is redelijk homogeen in de atmosfeer gemengd in tegenstelling tot het per gram veel sterkere broeikasgas waterdamp (H2O bevindt zich vooral onderin de atmosfeer). Daardoor is het effect van CO2 op de stralingsbalans en daarmee het broeikaseffect relatief sterker dan op grond van het bovengenoed simpele rekensommetje.
•(2) De CO2 concentratie bepaald via de temperatuur de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. Dit heeft een versterkend effect. Houden we bijvoorbeeld in onze computerberekeingen de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer constant, dan daalt bij het verwijderen van de huidige concentratie CO2 de temperatuur zo'n 7 graden (de waterdampterugkoppeling bedraagt dus circa 5 graden).
Het zal hiermee duidelijk zijn dat een stijging van het CO2 gehalte in de atmosfeer, zo'n 35% tov het preindustriele tijdperk, ook relatief groot zijn (in de orde van een graad).
De problemen van vandaag draaien niet om de aantallen van de bevolking hier op de planeet. We moeten die discussie heel duidelijk onderscheiden, we zijn daar vaak erg verward over. Niet de aantallen veroorzaken het probleem maar de manier waarop we produceren en consumeren en ons organiseren op deze planeet. Het is vooral ons consumptieniveau- de manier waarop de bevolking in het rijke deel van de wereld leeft- dat de planeet schade toebrengt.
