De temperatuur op aarde tijdens de afgelopen 2 miljoen jaar

In september is er een artikel in Nature verschenen van de hand van Carolyn Snyder, getiteld “Evolution of global temperature over the past two million years”. In het artikel beschrijft zij een reconstructie van de mondiale temperatuur op aarde van de afgelopen 2 miljoen jaar, Snyder is daarmee de eerste die dat presteert. De grafiek hierboven vergelijkt haar temperatuurreconstructie met de gemeten opwarming vanaf 1880 en met de temperatuurprojecties tot het jaar 3000 volgens twee IPCC scenario’s, RCP6.0 en RCP8.5. Het RCP8.5 scenario is een soort business-as-usual scenario, oftewel: wat zal er gebeuren als we niets doen om onze CO2-emissies terug te dringen. Het RCP6.0 scenario is gebaseerd op een beperkte emissiereductie. Volgens de vergelijking van deze scenario’s met de temperatuurreconstructie van Snyder zullen we aan het einde van deze eeuw de temperatuurrange van het Pleistoceen (het tijdvak van circa 2,6 miljoen jaar – 12 duizend jaar geleden) zo ongeveer achter ons laten als we onze CO2-emissies niet intomen. Voor het jaar 3000 is dat zeer waarschijnlijk het geval, de temperatuur stijgt natuurlijk nog verder als de CO2-concentratie dan nog steeds toeneemt en dat is in beide projecties het geval.

Er is ook enige kritiek op de temperatuurreconstructie van Snyder. Zo vindt de bekende klimaatwetenschapper Jim Hansen het verschil tussen het laatste glaciaal en het Holoceen in haar reconstructie nogal groot, gezien zijn commentaar op de website RealClimate. In een artikel van Hansen e.a. dat nog in review is, schrijft men dat de huidige temperatuur op aarde zo ongeveer vergelijkbaar is met die van het Eemien, het vorige interglaciaal zo’n 120 duizend jaar geleden. In de Snyder reconstructie ligt de hoogste temperatuur van het Eemien nog ietsje hoger dan de HadCRUT4-data (de gemeten opwarming) voor 2016 (circa 0,6-0,7 °C, aannemende dat de twee referentieperioden goed vergelijkbaar zijn, 0 – 5000 BP voor Snyder en 1880-1909 voor HadCRUT4/RCP). Bedenk daarbij ook dat in het Eemien het zeeniveau zo’n 6-9 meter hoger was dan nu het geval is. Volgens een eerdere reconstructie (Shakun et al. 2012) is het in het huidige interglaciaal (het Holoceen) zo’n 4°C warmer dan aan het einde van de vorige ijstijd. Volgens Snyder is dat verschil circa 6°C. De groene lijn in de grafiek hieronder geeft de temperatuurreconstructie van Shakun et al. weer. Ongetwijfeld zullen we in de toekomst meer onderzoek naar de temperatuur van het verre verleden tegemoet kunnen zien.

Hoewel het belangrijkste aspect van het artikel van Snyder m.i. de nieuwe temperatuurreconstructie is, die teruggaat tot circa 2 miljoen jaar geleden, was er in de media veel te doen (ook op onze site) over een berekening van de klimaatgevoeligheid op basis van deze temperatuurdata over de afgelopen 800.000 jaar. Ze gebruikte daarvoor naast de temperatuur alléén de gegevens van de CO2-concentraties voor die periode. In de samenvatting van het artikel trok ze die berekening zelfs een op een door naar de huidige tijd:

“A comparison of the new temperature reconstruction with radiative forcing from greenhouse gases estimates an Earth system sensitivity of 9 degrees Celsius (range 7 to 13 degrees Celsius, 95 per cent credible interval) change in global average surface temperature per doubling of atmospheric carbon dioxide over millennium timescales. This result suggests that stabilization at today’s greenhouse gas levels may already commit Earth to an eventual total warming of 5 degrees Celsius (range 3 to 7 degrees Celsius, 95 per cent credible interval) over the next few millennia as ice sheets, vegetation and atmospheric dust continue to respond to global warming.”

Klimaatwetenschapper Gavin Schmidt van NASA sprak op twitter al op voorhand van een “incorrect statement” en inmiddels heeft Schmidt twee blogposts op de website RealClimate aan de Snyder-berekening van de klimaatgevoeligheid gewijd:
Why correlations of CO2 and Temperature over ice age cycles don’t define climate sensitivity
The Snyder Sensitivity Situation

Bij de overgang van een glaciaal naar een interglaciaal (of andersom) spelen diverse processen tegelijk een rol en niet alleen de stijging (of daling) van de CO2-concentratie in de atmosfeer. Zo is tijdens een ijstijd een zeer groot gedeelte van de aarde bedekt met ijs, dat zorgt voor reflectie van zonlicht waardoor er minder zonlicht overblijft om de aarde te verwarmen. Het verdwijnen van het ijs is dus mede oorzaak van de opwarming. Het eerder genoemde artikel van Shakun et al. 2012 geeft enig inzicht in deze processen. Aan het einde van de laatste ijstijd steeg volgens deze onderzoekers éérst de temperatuur op aarde met circa 0,3 °C en volgde daarna pas de CO2-concentratie. De stijgende CO2-concentratie zorgt op zijn beurt natuurlijk ook weer voor een temperatuurstijging.

De kern van de kritiek van Gavin Schmidt is nu dat tijdens een de overgang van een glaciaal naar een interglaciaal (of andersom) de verandering in de albedo (meer of minder wit oppervlak zoals ijsvlakten) en de concentraties aan broeikasgassen in de atmosfeer getriggerd worden door wijzigingen in de baan van de aarde om de zon. Dit noemt men een orbitale forcering en de veranderingen in de albedo en broeikasgasconcentraties zijn dan terugkoppelingen (feedbacks). Deze relatie hoeft niet noodzakelijkerwijs hetzelfde te zijn in omgekeerde richting zoals in onze huidige tijd, waarin wij mensen de concentraties aan broeikasgassen in de atmosfeer veranderen. Volgens Schmidt is het dus principieel onjuist om op grond van alléén temperatuur- en CO2-data van de periode met de ijstijden een klimaatgevoeligheid uit te rekenen.

Het lastige is dus dat de diverse processen die voor opwarming zorgen aan het einde van een ijstijd gekoppeld zijn. Mits de rekenaar duidelijk aangeeft dat er zo’n grote “maar” bestaat, kan een dergelijke gevoeligheidsberekening toch inzicht geven. Snyder doet dat m.i. echter niet en het gebruik van deze speciale klimaatgevoeligheid, berekend voor de glacialen en interglacialen van het Pleistoceen, voor de huidige tijd kan al helemaal niet. Dergelijke grote ijsvlakten hebben we gewoonweg nu niet meer op aarde, dus de bijdrage van de albedo-verandering aan de opwarming zal bij verdere opwarming een stuk kleiner zijn dan die was tijdens een overgang van een glaciaal naar een interglaciaal. “Simply wrong” dus om de woorden van Gavin Schmidt te gebruiken.

Deze discussie over de temperatuurreconstructie van Snyder en vooral over de door haar berekende klimaatgevoeligheid wordt ongetwijfeld vervolgd in de wetenschappelijke literatuur. Duidelijk is wel dat de mensheid bij ongewijzigd beleid het verleden met de ijstijden voor een heel lange tijd achter zich zal laten. De natuur had zo’n 10 duizend jaar nodig voor een temperatuurstijging van circa 4 °C, ons lukt dat wellicht in een paar honderd jaar. Maar daarna blijft de temperatuur voor duizenden jaren op een sterk verhoogd niveau hangen, met alle gevolgen van dien.

35 Reacties op “De temperatuur op aarde tijdens de afgelopen 2 miljoen jaar

  1. Pingback: Earth’s temperature over the past two million years | My view on climate change

  2. G.J. Smeets

    Jos,
    “Het lastige is dus dat de diverse processen die voor opwarming zorgen aan het einde van een ijstijd gekoppeld zijn. Mits de rekenaar duidelijk aangeeft dat er zo’n grote “maar” bestaat, kan een dergelijke gevoeligheidsberekening toch inzicht geven. Snyder doet dat m.i. echter niet… [etc.]”

    Los van kritiek op Snyder, waarin kan haar (kennelijk defecte) berekening van klimaatgevoeligheid inzicht geven?

  3. Goff,
    Ik dacht hierbij aan de opmerking die Richard Alley maakte over dat deze berekening een idee geeft over de bovengrens van de klimaatgevoeligheid:
    “Alley went on to say that “the ‘sensitivity’ calculated in the new paper is an upper limit, because we know that some of the temperature change was not caused by greenhouse gases.”
    http://arstechnica.com/science/2016/09/two-million-year-climate-record-sheds-light-on-change-in-ice-ages/

  4. G.J. Smeets

    Jos,
    duidelijk.

    Iets anders: ‘we’ hebben het in de context van de mondiale opwarming nagenoeg alleen over CO2. Hoe zit het eigenlijk met de rol van HFK, de vervanger van ozonlaag-vernietiger CFK in koelinstallaties. De aanleiding van mijn vraag is dat morgen in Kigali (Rwanda) een vergadering begint van United Nations Envirenment Programme (UNEP) waar de uitfasering van HFK hoog op de agenda staat.

    P.s. als ik me niet vergis heb jij of een van je medegastheren ergens in een draadje ooit een overzicht/grafiek geplaatst over (de rol van de) diverse broeikasgassen. Maar waar?

  5. Jos,
    ja dat is ie. In die figuur staat HFK als factor in de stralingsforcering helemaal onderaan het ranglijstje. Vanwaar dan die hoge agendering van HFK op de UNEP vergadering?

  6. Goff,

    Het vervangen van de verbindingen (CFK’s) die de ozonlaag aantasten is succesvol geweest, een fraai voorbeeld dat mondiale afspraken kunnen werken. Het succes heeft echter een onbedoelde keerzijde, zie de grafiek hieronder. De CFK-vervangers, fluorkoolwaterstofverbindingen (HFC’s in de grafiek) zijn broeikasgassen en dragen nu inderdaad nog weinig bij aan de opwarming van de aarde. Bij ongewijzigd beleid zou dat in de toekomst kunnen veranderen, zie de rode lijnen van de mogelijke toename van de HFK’s in de toekomst. Het UNEP-rapport waar dit plaatje uitkomt spreekt van mogelijk 0.4 W/m2 t.o.v. het jaar 2000. Ik heb de agenda van de komende UNEP vergadering niet doorgespit, maar ik kan me dus goed voorstellen dat men alternatieven voor HFK’s wil bespreken.

    http://www.unep.org/dewa/Portals/67/pdf/HFC_report.pdf

  7. Hi Goff,

    Zoals Jos al aangeeft, zit de crux ‘m in de korte periode waarover de stralingsforcering in het onderste balkje tot stand is gekomen:

    Het zijn forceringen t.o.v. 1750 (pre-industrieel). De concentratie aan HFC’s is echter geheel opgebouwd in de jaren sinds 1993 (Montreal-protocol) terwijl de balkjes voor CO2 en CH4 over de afgelopen > 250 jaar tot stand zijn gekomen.

    Het geeft aan hoe snel de HFC’s een rol van betekenis zouden kunnen gaan spelen.

    Daarnaast zullen er de komende decennia’s héél veel meer koel/vrieskasten, airco’s en ook warmtepompen (efficiënter dan gas verstoken voor je huisverwarming) gefabriceerd gaan worden. Het betekent dat tijdig de opvolgers van de HFC’s (die zijn er gelukkig) in het productieproces opgenomen moeten worden — en HFC’s in oude apparatuur milieuvriendelijk afgetapt en verbrand dient te worden.

  8. Jos, Bob,
    mille grazie voor de toelichtingen.

  9. Het is ongetwijfeld razend knap zo’n temperatuur reconstructie over de laatste 2 miljoen jaar. Waar ik echter moeite mee heb is het idee dat de gemiddelde temperatuur op Aarde tijdens een glaciaal 5 tot 7 graden kouder zou zijn geweest. Milancovic cycli veranderen nagenoeg niets aan de totale jaarlijks gemiddelde hoeveelheid zonne energie die de Aarde krijgt. Het enige wat in eerste instantie verandert is de herverdeling ervan. Nu kan ee herverdeling aan sich een verandering geven van de gemiddelde temperatuur. Dit heeft te maken met het niet-lineaire verband tussen stralingsenergie en temperatuur in het Stefan-Boltzman model. Maar toch niet in deze mate. Misschien is er te weinig overlap tussen instrumentele temperatuur data en proxy waarden.

  10. Raymond,

    De herverdeling van zonne-energie tijdens de ijstijdenperiode is qua W/m² verwaarloosbaar, maar zet allerlei processen in gang die wel een grote invloed hebben op de mondiale temperatuur. Bijv. minder zonne-energie op het noordelijk halfrond laat ijskappen groeien en andersom weer smelten (zie figuur 1 in: https://klimaatverandering.wordpress.com/2016/04/04/het-vroeg-antropoceen-en-het-voorkomen-en-uitstellen-van-een-ijstijd/).
    Een groter of kleiner wordende ijskap betekent meer of minder reflectie van zonlicht. Deze wijziging in albedo heeft alleen al een invloed op de mondiale temperatuur. Daar komen dan nog de processen bij die zorgen voor het dalen of stijgen van de broeikasgasconcentraties. Het verschil in CO2-concentratie tussen een glaciaal en interglaciaal is circa 100 ppm en dat meer of minder CO2 in de atmosfeer de mondiale temperatuur beïnvloedt, is uiteraard bekend. Onderstaande figuur (figuur S1) uit Hansen et al. 2008 geeft een idee van de forceringen tussen het einde van de laatste ijstijd en de (pre-industriële) interglaciale periode. De grootste factor was volgens Hansen et al. de verandering in ijskappen en vegetatie met circa 3.5 W/m².

  11. Met de in de infographic genoemde forcing ga je het echt niet redden. Bij een gemiddelde temperatuur van 15 °C heb je een uitstraling van het oppervlak van 390 W/m². Bij een daling van 4 °C tot 6 °C kom je uit op een uitstraling van 369 W/m² tot 359 W/m². Dat is een verschil in energie van 21 W/m² tot
    31 W/m². Je heb een onwaarschijnlijk veel lagere energie stroom richting oppervlak nodig. En het albedo van het oppervlakte mag dan, na vorming van de ijskappen, toenemen, daar staat tegenover dat de verdamping afneemt en dus ook wolkvorming. Dit levert weer albedo vermindering op. Het netto effect valt zo nogal tegen. Er mag dan een vermindering optreden van broeikassen maar de gassen die verantwoordelijk zijn voor absorptie van de uitstraling van de Aarde zijn ook verantwoordelijk voor de absorptie van inkomende zonne energie. Er ontsnapt meer warmte van het oppervlak naar het heelal maar er is ook meer instroom van zonne energie. Dus ook hier is het netto effect lager. Met andere woorden hoe komt de afkoeling tot stand en kan die werkelijk zo groot zijn.

  12. Hans Custers

    Raymond,

    De crux zit ‘m in de feedbacks in het klimaatsysteem. Die van het broeikasgas waterdamp, bijvoorbeeld.

    De feedback van wolken die jij beschrijft is veel minder vanzelfsprekend dan jij lijkt te denken. Of er ergens wolken kunnen ontstaan hangt immers niet af van de absolute vochtigheid, maar alleen van de relatieve vochtigheid. Die moet boven de 100% komen. Een opwarming of afkoeling van het klimaat hoeft niet tot veranderingen in de (gemiddelde) relatieve vochtigheid te leiden.

    Als een groot deel van het noordelijk halfrond met ijs is bedekt, kan ik me wel voorstellen dat daar de bewolking afneemt. Maar het effect op de albedo zal beperkt zijn, omdat ijs immers zo veel zonlicht reflecteert. Het zou me niet verbazen als de broeikaswerking van wolken boven ijs zwaarder doorweegt dan hun albedo. Maar ik heb niet direct paraat wat de wetenschap daarover zegt.

  13. Beste Raymond Horstman,

    de gassen die verantwoordelijk zijn voor absorptie van de uitstraling van de Aarde zijn ook verantwoordelijk voor de absorptie van inkomende zonne energie.

    Nee. Bijvoorbeeld CO2 en CH4 zijn praktisch geheel transparant voor het binnenkomende kortgolvige zonlicht.

    Deze gassen zijn NIET verantwoordelijk voor “de absorptie van inkomende zonne energie“, maar alleen voor de absorptie van langgolvige uitgaande warmtestraling.

    Wees er blij om! Daardoor kan je in zichtbaar licht om je heen kijken en kan je ook dóór onze dampkring heenkijken naar de zon, de maan en de sterren zonder dat het zichtbaar licht (golflengte 380 tot 780 nanometer) geabsorbeerd wordt.

    Waar CO2, CH4 en H2O echter wél absorberen is bij golflengtes tussen ongeveer 10.000 en 30.000 nanometer, waar zich juist de uitgaande langgolvige warmtestraling van het aardoppervlak en de lage atmosfeer bevindt.

    De onderstaande grafiek geeft het ‘transparante venster’ voor binnenkomend zichtbaar zonlicht aan met een regenboogje. De uitgaande langgolvige warmtestraling van het aardoppervlak zit juist in het relatief ondoorzichtige deel tussen 10 en 30 µm (waar het aardoppervlak straalt bij een ‘kleurtemperatuur’ van ca. 288 Kelvin):

    (even klikken voor een groter plaatje)

  14. Raymond,

    In dat plaatje uit Hansen et al. 2008 zitten, zoals Hans ook al vermeldt, niet de “fast feedbacks”, zie hun tekst op blz. 218:
    “This empirical fast-feedback climate sensitivity allows water vapor, clouds, aerosols, sea ice, and all other fast feedbacks that exist in the real world to respond naturally to global climate change.”

    In een artikel van Köhler et al. 2010 kun je een uitgebreide lijst van de forceringen van allerlei processen vinden, ze wijken uiteraard wat af van de grovere schatting in Hansen et al 2008. Köhler e.a. geven een totale forcering tussen nu en het Last Glacial Maximum van -12.43 ± 1.39 W/m², dit is echter zonder de feedbacks van waterdamp, lapse rate en wolken. Ook geven zij aan dat zij alleen al middels het stralingsbudget (zonder de fast feedbacks) een temperatuurdaling van 3.9 ± 0.8 °K kunnen verklaren. Interessant is tevens dat zij melden dat de feedbacks zelf niet constant zijn maar qua sterkte afhankelijk zijn van de staat van het klimaat.
    Zie: http://epic.awi.de/19079/

  15. Bob,
    Jouw bewering dat CO2 en CH4 nagenoeg transparant zouden zijn voor inkomend zonne energie klopt beslist niet. IK heb daar een klein artikel over geschreven. Daarbij maak ik gebruik van absorptielijnen.
    Dat geeft onderstaand tabel:

    LWR-gebied SWR-gebied
    CO2 325132 146144 absorptielijnen
    CH4 270829 177752 lijnen

    LWR is uitstraling van de Aarde en SWR is inkomende zonne energie.

    De ene lijn is weliswaar de andere lijn niet maar CO2 en CH4 zijn beslist niet nagenoeg transparant voor invallend kortgolvig zonne energie..

  16. Hans Custers

    Raymond,

    Dat de atmosfeer nagenoeg transparant is voor zonlicht blijkt uit het feit dat we als het niet bewolkt is de zon (en de maan, en de sterren) kunnen zien. Hoeveel meer bewijs wil je nog hebben?

  17. Beste Hans,

    Dat er absorptie is in het SWR-gebied wil niet zeggen dat alle zonne energie geblokkeerd wordt. Van de ca 342 W/m² die aan de top van de atmosfeer aankomt wordt ca 77 W/m² gereflecteerd en ca 67 W/m² geabsorbeerd. Dan blijft er nog altijd 198 W/m² over. Dit is genoeg om de zon, de maan en de sterren te kunnen zien.

  18. Beste Raymond Horstman,

    Gassen als CO2 en CH4 zijn praktisch transparant voor het binnenkomende kortgolvige zonlicht (zichtbaar licht). Daardoor kunnen we om ons heen kijken en ook door de atmosfeer heen, naar het heelal.

    van de ca 342 W/m² die aan de top van de atmosfeer aankomt wordt ca 77 W/m² gereflecteerd en ca 67 W/m² geabsorbeerd.

    — de reflectie is een gevolg van de albedo: weerspiegeling van het invallende zonlicht door ijskappen, sneeuw, zeeijs, zandoppervlakken etc. plus de reflectie door waterdruppeltjes (wolken) en aerosolen in de atmosfeer. Dit heeft niets van doen met CO2 en CH4.

    — dit is geen 77 W/m² maar in totaal ca. 107 W/m².

    — de 67 W/m² aan kortgolvig binnenkomend zonlicht die ‘absorbed by the atmosphere‘ wordt, is het gevolg van: donkere stofdeeltjes (aërosolen en roet) en waterdamp die dit absorberen en dan de warmte overdragen aan de omringende lucht. Dit heeft niets van doen met CO2 en CH4.

    Zie hieronder de stralingsbalans volgens Trenberth et al. (2009). Van de in rood aangegeven uitgaande langgolvige warmtestraling wordt het grootste deel geabsorbeerd door ‘Greenhouse Gases’.

    De 67 W/m² aan kortgolvig binnenkomend zonlicht ‘Absorbed by the atmosphere’ is NIET door CO2 en CH4 maar door stofdeeltjes en waterdamp:

  19. Raymond,

    “De ene lijn is weliswaar de andere lijn niet maar CO2 en CH4 zijn beslist niet nagenoeg transparant voor invallend kortgolvig zonne energie..”

    Nou de HITRAN2012 database is het niet met je eens. Zie plot hieronder afkomstig van http://spectralcalc.com/spectral_browser/db_intensity.php
    Tot 700 nm, het UV/VIS gedeelte van het spectrum, zijn er geen absorptielijnen voor CO2 en CH4.

    “Van de ca 342 W/m² die aan de top van de atmosfeer aankomt wordt ca 77 W/m² gereflecteerd en ca 67 W/m² geabsorbeerd.”

    De hoofdmoot van het geabsorbeerde zonlicht zit in het IR gedeelte. Met de absorptie van UV/Vis hebben CO2 en CH4 in ieder geval niets van doen, zoals het SpectraCalc image laat zien.

  20. Raymond Horstman, je hebt duidelijk een basiscursus spectroscopie nodig. Het aantal absorptielijnen zegt *niets* over de totale absorptie. Je meldt aan het einde wel even dat niet elke absorptielijn hetzelfde is, maar blijkbaar besef je niet hoe belangrijk dat punt is. De totale absorptie van LWR en SWR van N2, ondanks de ‘vele’ absorptielijnen, is *aanzienlijk* minder dan die van CO2.

    Vraag anders eens iemand die wel eens UV absorptie of infrarood spectrometrie heeft gedaan (ik zwaai maar even met mijn hand). Als de absorptie van N2 en O2 zo’n probleem zou zijn, vergeleken met bv CO2, dan zouden we wel in een vacuum meten. Maar nee, dat doen we niet. Het enige wat we doen is O2 verwijderen als we in het verre UV meten (onder de 240 nm) met hoge energie-straling (omdat je dan ozon produceert), en CO2 en H2O verwijderen als we in het IR gebied meten, omdat ze een storende absorptie geven.

  21. Jos, Raymond Horstman heeft alleen gekeken naar het aantal absorptielijnen in de HITRAN database, en dat dan weer gerelateerd aan de relatieve concentrations. Absorptiecoefficienten doen er blijkbaar niet toe.

  22. Beste jos,
    Discussie op dit niveau heeft niet veel nut. In een enkele reactie geeft je aan: Er is geen absorptie van zonne energie en meteen daarna kom je met een plaatje dat massieve absorptie laat zien. Maak de IR in de zonne energie dan geen deel uit van de invallende zonne energie? Ik heb nooit beweert dat er absorptie op grote schaal plaatsvindt in het zichtbare deel van de invallende zonne energie. Dus a.u.b.. even serieus proberen te blijven.

  23. Beste Raymond,

    Er is geen absorptie van zonne energie en meteen daarna kom je met een plaatje dat massieve absorptie laat zien.

    Blijkbaar begrijp je het plaatje niet.

    Het ging immers over de door jou geclaimde ‘absorptie’ van kortgolvig binnenkomend zonlicht door CO2 en CH4.

    Wat Jos laat zien is dat, voor zover er óók langgolvige warmtestraling van de zon op Aarde valt, een deel daarvan door o.a. CO2 en CH4 in de dampkring geabsorbeerd wordt. Dat is echter géén kortgolvig binnenkomend zonlicht (zichtbaar licht).

    Wat het plaatje ook laat zien is dat het vermogen dat we van de zon ontvangen (langs de verticale as aangegeven), bij de eerste CO2 ‘absorption bands’ rond 2100 nm véél geringer is dan in het zichtbare licht.

  24. @Raymond

    “Dus a.u.b.. even serieus proberen te blijven.”

    Ik ben serieus, je haalt gewoon van alles door elkaar of onze definities lopen nogal uiteen. Lees je eigen tekst even, jij schrijft het volgende:
    “..maar CO2 en CH4 zijn beslist niet nagenoeg transparant voor invallend kortgolvig zonne energie..”
    Onder de kortgolvige straling bij de uitgestraalde energie van de zon versta ik het UV gedeelte, eventueel aangevuld met het VIS-gedeelte, dus 700 nm of lager, het linker-gedeelte van het laatste plaatje in mijn vorige reactie. Ik vermoed dat, gezien de reacties, dit ook geldt voor de anderen die hierop hebben gereageerd.
    Uit het SpectraCalc image blijkt overduidelijk dat CO2 en CH4 geen absorptielijnen in dat gedeelte van het spectrum van de uitgezonde straling van de zon hebben. Gezien de definitie zijn deze gassen wel transparant voor “kortgolvige zonne energie” en klopt je uitspraak niet.
    Dat wil niet zeggen dat er niets van het invallend zonlicht geabsorbeerd wordt, zie de 78 W/m² uit het schema van Trenberth et al. 2009. Veel daarvan is echter IR en H2O speelt daarbij een grote rol, niet CO2 en CH4.

  25. Jos, CO2 en CH4 absorberen wel in het UV gebied, maar dusdanig weinig dat het niets bijdraagt. Ik meen dat de absorptie cross section voor CO2 in het UV gebied ergens rond een factor 10^7 minder is dan de band rond 4 micron. In het hele verre UV gebied (onder 200 nm) wordt het wat meer, maar nog steeds veel minder dan in het IR gebied. Oftewel: verwaarloosbaar.

    Nogmaals, Horstman maakt de fout om alleen maar naar absorptielijnen te kijken, en niet naar de absorptiecoefficient. Als gevolg daarvan maakt hij de voor jou zo rare hersenkronkel dat hij denkt dat CO2 en CH4 niet nagenoeg transparant zijn.

  26. Interessant Marco, ik dacht dat deze gassen geen absorptie hadden in het UV gebied. SpectraCalc geeft ook “no lines found in this waveband” voor 0 tot 0.4 cm-1 en ze gebruiken de Hitran2012 database. Misschien is die dan niet volledig? Of zijn de absorptie coëfficiënten dermate laag dat ze niet meegenomen worden?

  27. Als ik me niet vergis, is er alleen enige absorptie door CO2 in het UV (golflengtes < 320 nm dus niet in zichtbaar licht), bij hoge temperatuur en druk:

    At room temperature, CO2 is transparent in the ultraviolet (UV) at wavelengths longer than 205 nm; however, at temperatures above 1000 K the CO2 absorption cross-section becomes significant in the region between 200 and 320 nm.

    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S008207840400061X

    Dat is buiten het golflengtegebied waar de zon maximaal straalt (dus buiten het zichtbare licht) en alléén bij een temperatuur en druk die irrelevant zijn voor de dampkring.

    Deze UV-absorptie wordt volgens de publicatie wel eens gebruikt voor CO2-bepalingen en temperatuurmetingen in plasma’s en gasvlammen etc. bij temperaturen van 3000 Kelvin en daaromtrent…

  28. Bob, onder de 205 heeft het wel degelijk een aantal absorptielijnen. Daarboven is het feitelijk gewoon nul (de absorptie cross-sectie is dan vergelijkbaar met de Rayleigh scatter cross-sectie, dus je kijkt niet zozeer naar absorptie, maar naar scatering), maar nul is nooit helemaal nul. Zie bv “Deep-UV absorption and Rayleigh scattering of carbon dioxide” van Itsyakov (online beschikbaar via researchgate).

  29. Beste Jos,

    Onder invallende zonne-energie versta ik het hele SWR-gebied van 0 tot 2,5 micrometer. Zoals ik dit ook in mijn artikel heb aangeven. We praten inderdaad enigszins langs elkaar heen en vermoedelijk zijn we daarbij ook enigszins off topic geraakt. Dat hoeft op zich niet erg te zijn.

  30. Raymond, reageer nou eens op mijn kritiekpunt: het tellen van absorptielijnen zegt niets, je moet ook rekening houden met de absorptie cross sectie/absorptie coefficient. Als er een factor van vele miljoenen verschil is tussen die van CO2 en bv N2, dan is zelfs bij een overschot N2, zoals in de huidige atmosfeer, nog steeds CO2 de dominerende factor voor de LWR absorptie. Hetzelfde geldt voor O2. Je artikel (2) is dus gewoon wetenschappelijk onhoudbaar.

  31. Beste Raymond Horstman,

    Onder invallende zonne-energie versta ik het hele SWR-gebied van 0 tot 2,5 micrometer.

    Zoals Marco en Jos al aangeven, zijn CO2 en CH4 in onze dampkring praktisch transparant voor de incoming solar radiation, en al helemaal in het gebied van het zichtbaar licht. Je zei hierboven:

    de gassen die verantwoordelijk zijn voor absorptie van de uitstraling van de Aarde zijn ook verantwoordelijk voor de absorptie van inkomende zonne energie.

    Dat is onjuist. De gassen CO2 en CH4 zijn praktisch transparant in het zichtbare zonlicht dat het klimaatsysteem binnenkomt (0,3 – 0,7 μm), maar absorberen sterk rond golflengtes van 15 μm waar het aardoppervlak de langgolvige warmtestraling naar het heelal stuurt.

    Het essentiële punt van het broeikaseffect is dat de golflengtes van zonlicht (kleurtemperatuur 5780 K) en van de warmtestraling van aardoppervlak en lage dampkring (kleurtemperatuur ca. 288 K) zo radicaal verschillen. En dat CO2 en CH4 in het ene gebied (zonlicht) praktisch transparant zijn terwijl ze hevig absorberen in de langgolvige warmtestraling.

    Hier zie je de intensiteit van binnenkomend zonlicht vergeleken met die van de uitgaande warmtestraling:

    Bedenk dat de verticale as hier logaritmisch is (dus de piek van het zonlicht is bijna 100 x intenser dan de piek van de Planck-curve bij 260 K). Er is praktisch geen overlap.

    De kern van de zaak is dat CO2 en CH4 absorberen bijna precies bij de maximum intensiteit van de uitgaande langgolvige warmtestraling (rond 15 μm), en juist transparant zijn bij de piek van het binnenkomende zonlicht.

  32. Met de opmerking “de gassen die verantwoordelijk zijn voor absorptie van de uitstraling van de Aarde zijn ook verantwoordelijk voor de absorptie van inkomende zonne energie.” bedoel ik niet uitsluitend de klassiek broeikasgassen als CO2, CH4 en N2O. Wat ik bedoelde zijn de beste 7 gassen zoals weergegeven in artikel 2 “Het natuurlijk broeikaseffect” tabel 2.2. Het gaat hier om N2, O2, H2O, Ar, CO2, Ch4 en N20. Deze gassen maken 99,99% uit van de atmosfeer, zijn volgens mijn analyse goed voor 99,99% van de absorptie in zowel het LWER-gebied alswel het SWR-gebied.
    Waterdamp levert in beide gebieden de grootste bijdrage.

  33. Raymond Horstman, ben je nou echt zo hardleers? N2 doet verhoudingsgewijs t.o.v. H2O, O2 en O3 (dat je niet eens noemt), zelfs als je meeneemt dat er zoveel van is, helemaal niets in het UV en IR gebied. Argon hetzelfde. CH4 is alleen enigzins van belang in het IR gebied, net zoals N2O.

    Je fout is niet mee te nemen dat de overgangswaarschijnlijk gigantisch kan verschillen. Met gigantisch bedoel ik factoren met heel veel nullen (niet één of twee, maar zes of zelfs tien).

    Heb je je nou echt nog nooit afgevraagd waarom het zonnespectrum, gemeten vanaf de grond, niet helemaal gevuld is met allerlei absorptielijnen van N2, dat volgens jou zoveel bijdraagt aan de absorptie?

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s