De menselijke invloed op het klimaat op hoofdlijnen

Het klimaat warmt op. Die opwarming wordt veroorzaakt door menselijke broeikasgasemissies. Als we niets doen om die broeikasgasemissies terug te dringen zal het in de toekomst nog verder opwarmen. Een overgrote meerderheid van de klimaatwetenschappers is het daarover eens. Waarom? Sommigen menen dat het een wereldwijd complot van duizenden wetenschappers is. Of dat al die wetenschappers niet zo veel begrijpen van hun eigen vakgebied. Meer aannemelijk is het dat alle wetenschappelijke kennis dezelfde kant op wijst. Klimaatwetenschapper Katharine Hayhoe liet onlangs in een Twitter-draadje nog eens zien dat dat het geval is. De hoofdlijnen van al dat wetenschappelijke bewijs zijn bovendien helemaal niet zo ingewikkeld. Wie er wat moeite voor wil doen kan het allemaal best begrijpen. Alleen degenen die het niet willen begrijpen zullen volhouden dat de wetenschap er nog niet uit is.

Geïnspireerd door de tweets van Katharine Hayhoe volgt hier een overzicht van hoofdlijnen van de wetenschappelijke onderbouwing van de menselijke invloed op het klimaat.

Broeikaseffect

Het broeikaseffect is basale natuurwetenschap. Volledig onomstreden en dat is het al meer dan een eeuw. Er is geen enkele serieuze natuurwetenschapper, meteoroloog of klimatoloog te vinden die het broeikaseffect ontkent. Wie wil beweren dat een sterker broeikaseffect geen invloed op de temperatuur van het aardoppervlak heeft zal aardig wat basis-natuurkunde opnieuw uit moeten vinden. Dat dat ooit nog gebeurt is net zo onwaarschijnlijk als dat iemand alsnog aantoont dat de aarde plat is.

CO2

Bij het verbranden van fossiele brandstoffen komt het broeikasgas CO2 vrij in de lucht. Sinds mensen grote hoeveelheden fossiele brandstoffen gebruiken, stijgt de concentratie CO2 in de atmosfeer. Het verband tussen die stijgende concentratie en de menselijke emissies is eerst en vooral een simpele kwestie van de wet van behoud van massa.

CO2-emissies en -concentraties sinds 1850. Bron: Knorr 2009

Opwarming

Sinds we grote hoeveelheden fossiele brandstoffen gebruiken is het klimaat ook werkelijk opgewarmd. Zoals dat al in 1896 werd voorspeld door Arrhenius. En in 1856 door Eunice Foote!

Verloop van de gemiddelde mondiale temperatuur, weergegeven als warming stripes. Data: HadCRUT4

Wetenschappelijke scepsis

De bovenstaande punten maken de menselijke invloed op het klimaat al heel aannemelijk. Maar voor veel wetenschappers is dat nog niet voldoende om er een stellig standpunt over in te nemen. Om dat te doen, willen ze ook weten of andere factoren van invloed kunnen zijn. Ze doen stellige uitspraken omdat andere mogelijke factoren uitgebreid zijn onderzocht.

De zon?

De intensiteit van het zonlicht dat de aarde bereikt is niet helemaal constant. De variatie is niet groot, maar dat de zonne-activiteit enige invloed heeft op het klimaat staat buiten kijf. Maar: de zon is sinds het midden van de vorige eeuw juist minder actief geworden. Terwijl het merendeel van de opwarming daarna plaatsvond. Het is dus niet de zon. Zelfs een langdurig en diep zonneminimum kan opwarming door menselijke broeikasemissies niet teniet doen.

Temperatuur en zonne-activiteit. Bron: Skeptical Science

Vulkanen?

Bij grote vulkaanuitbarstingen komen aerosolen in de atmosfeer, die een afkoelend effect hebben. Vulkanen stoten ook CO2 uit, maar de totale emissies als gevolg van geologische activiteit bedragen maar 1% van de huidige menselijke broeikasgasemissies. Bovendien: die vulkanische emissies waren er ook al voordat mensen steeds meer fossiele brandstoffen gingen gebruiken, terwijl de CO2-concentratie in de atmosfeer toen praktisch constant bleef.

De aardbaan?

Schommelingen in de aardbaan zorgen al miljoenen jaren voor een afwisseling van ijstijden en interglacialen. Maar uit onderzoek blijkt dat de warmste periode in het huidige interglaciaal die het gevolg is van die schommelingen alweer duizenden jaren achter ons ligt. De opwarming van de afgelopen anderhalve eeuw is dus geen na-ijleffect van de laatste ijstijd.

Temperatuurverloop in het huidige interglaciaal (het Holoceen), op basis van Marcott et al.

Een cyclus binnen het klimaatsysteem?

Interne variabiliteit van het klimaat (zoals El Niño) is verplaatsing van energie binnen het klimaatsysteem. Meestal tussen oceaan en atmosfeer. Maar interne variabiliteit kan geen energie uit het niets laten ontstaan. Dus als de atmosfeer op zou warmen door interne variabiliteit, zou het ergens anders in het klimaatsysteem af moeten koelen. In werkelijkheid blijkt de energie-inhoud van het hele klimaatsysteem – en dan vooral de oceanentoe te nemen. Veel verhalen over cycli berusten op niet meer dan betekenisloos gegoochel met cijfers.

Toename van de warmte-inhoud van de oceanen over de periode 1960 – 2015. Bron: Cheng et al. 2015

Kosmische straling?

Nee.

Nog iets anders?

Er is simpelweg geen enkele aanwijzing dat er andere factoren meespelen die over het hoofd worden gezien. Klimaatwetenschappers hebben zelfs gezocht naar aanwijzingen voor een “onbekende onbekende” factor. En ze vonden geen enkele aanleiding om aan te nemen dat er zo’n onbekende onbekende is.

Weert de klimaatwetenschap dwarsliggers?

In elke wetenschappelijke discipline lopen er wel wat eigenwijze lieden rond die menen dat ze met dwarse opvattingen al hun vakgenoten te slim af zijn. In de klimaatwetenschap is dat ook het geval. Met enige regelmaat verschijnen er ook artikelen van zulke dwarsliggers in de wetenschappelijke literatuur. Er is dus geen sprake van censuur, zoals wel eens wordt gesuggereerd. Een groep wetenschappers kwam in 2015 tot een andere conclusie: de artikelen van die dwarsliggers blijken steeds flinke inhoudelijke missers te bevatten. Er is geen enkele aanwijzing dat er zich onder die dwarsliggers een “klimaat-Galileo” bevindt, die inzichten heeft die al zijn collega’s al decennialang over het hoofd hebben gezien.

Is de klimaatwetenschap dan af?
Nee, zeker niet. Wetenschap is nooit af, omdat nieuwe kennis ook altijd weer nieuwe vragen oproept. Ook in de klimaatwetenschap zijn er nog veel onzekerheden en leemtes in kennis. Daar doen klimaatwetenschappers ook helemaal niet geheimzinnig over. Zulke zaken worden steevast benoemd in wetenschappelijke artikelen en rapporten zoals die van het IPCC. Die onzekerheden maken deel uit van de wetenschap en ze worden dus meegewogen in de uitspraken die wetenschappers doen. Wetenschappelijke onzekerheid betekent niet dat men over alles volledig in het duister tast. Ofwel: dat men niet alles zeker weet, betekent nog niet dat men helemaal niets weet.

Waar het vooral om gaat: de klimaatwetenschap komt tot zijn conclusies door alle kennis die er is over alle factoren die het klimaat beïnvloeden of kunnen beïnvloeden op een consequente en consistente manier te bekijken. De dominante invloed van de mens in de afgelopen anderhalve eeuw is een conclusie die volgt uit die consequente en consistente benadering. En dus geen aanname vooraf, zoals nogal eens wordt gesuggereerd. De echte wetenschap plaatst alle kennis die er is in de context van het grote geheel van het klimaatsysteem en dat is waar pseudowetenschappelijke gelegenheidsargumenten steevast tekortschieten.

Ed Hawkins vatte het allemaal samen in een enkele tweet:

Meer wetenschap is te vinden op Youtube-kanaal Global Weirding with Katharine Hayhoe.

Advertenties

10 Reacties op “De menselijke invloed op het klimaat op hoofdlijnen

  1. Hoi Hans,

    Dank! Het Twitter-draadje door prof. Katherine Hayhoe is een beknopt overzicht vooral voor degenen die niet zo ingevoerd zijn in de materie:

    Daarnaast raad ik de publicatie aan van prof. Pierrehumbert in Physics Today, het tijdschrift van de Amerikaanse Natuurkundige Vereniging:

    https://geosci.uchicago.edu/~rtp1/papers/PhysTodayRT2011.pdf

    voor degenen die meer achtergrond willen.

  2. Erik de Haan

    Beste Hans,

    Leuk overzicht. Punt is alleen, de discussie gaat eigenlijk helemaal niet over klimaatwetenschap. het gaat over macht, (financiële) belangen, maatschappelijke ideologie, etc. Alleen dit verpak je als “er is nog discussie, we weten het nog niet zeker”, lees we willen (nu) geen maatregelen die de belangen van de fossiele industrie aanpakken. Of bij anderen, overheidsmaatregelen passen niet in het libertaire wereldbeeld wat ik heb.

    Het is m.i. ook geen toeval dat het verzet tegen het klimaatbeleid sterker is geworden na de val van de muur. Het communisme was overwonnen, komt via de achterdeur een probleem binnen wat het hart van de vrije markt raakt. Of zoals economen eufemistisch zouden zeggen “een negatief extern effect, niet verdisconteerd in de prijzen”. Helaas wel een negatief extern effect dat zonder forse aanpak de mensheid en al het andere leven voor duizenden jaren zal raken. Toch een maatje groter dan de bekende voorbeelden van Pigou, Coase en anderen ( https://nl.wikipedia.org/wiki/Stelling_van_Coase).

    Alleen via mondiaal ingrijpen (Parijsakkoord) is aan een dergelijk “wicked problem” wat te doen. Dat riekt alleen naar wereldregering, of nog erger socialisme. Het was deze maand dertig jaar geleden dat ik bij het voormalige departement van VROM begon. Achteraf een zeer spannende periode : Zorgen voor Morgen en NMP1. Anno vandaag kunnen we vaststellen dat de kernproblemen autoverkeer/luchtverontreiniging (V&W), landbouw/mest (LNV) en fossiele energie/CO2 (EZ) nog steeds bestaan. Van deze drie is CO2 het meest verweven met de maatschappij, maar ook de twee anderen zijn zeker binnen Nederland zeer hardnekkig en diep ingebed in onze economische structuur.

    Opvallend is wel dat ik niet kan herinneren dat er inhoudelijk veel discussie was over het klimaatprobleem (ook niet vanuit bijv. SHELL). Primair ging het over gaat Nederland wel of niet alleen op pad (dus risico concurrentieverschil), met de hardste discussie over de in te stellen energieheffingen.

    Ander saillant detail, mijn eerste minister Ed Nijpels, en anno 2018 Klimaatakkoord (wederom Ed Nijpels). Zo zijn er bepaalde constanten in het leven ;-).

  3. De feiten lijken wel duidelijk. He CO2-gehalte van de atmosfeer neemt toe. De temperatuur van het oppervlakte stijgt. Er is een sterk statistisch verband tussen het een en het ander. Ook een feit. Wat we niet hebben is een mechanisme. Waarom leidt een stijging van het CO2-gehalte van de atmosfeer tot een toename van de gemiddelde temperatuur van het oppervlakte van de Aarde. Je kunt uit een samenhang tussen twee eigenschappen nu eenmaal geen causaliteit afleiden. Daar zul je toch echt een mechanisme voor moeten bedenken. Dit mechanisme is me tot nu toe niet duidelijk geworden. Het hoort de kern uit te maken van de theorie dat een door de mens veroorzaakte toename va het CO2-gehalte in de troposfeer leidt tot meer dan een stijging van de gemiddelde temperatuur van de troposfeer. Alleen dit is te snappen. CO2 heeft nu eenmaal veel meer absorptielijnen zowel in het invallende SWR gebied als in het uitvallende LWR gebied. In het SWR gebied heeft CO2 65 keer zoveel absorptielijnen dan O2 en in Het LWR gebied scheelt dat een factor 54. Bij een toename van CO2 geeft dat meer opwarming overdag en minder afkoeling snachts. Dat werd in 150 jaar geleden al aan getoond door Eunice Newton Foote die ook wel de moeder van het broeikaseffect wordt genoemd. Maar hoe leidt dit tot een stijging van de gemiddelde temperatuur van het oppervlakte van de Aarde?

  4. Raymond,

    Ten eerste gaat het niet om het aantal lijnen, maar om hoe veel straling die lijnen absorberen. De zogenaamde molaire extinctiecoefficient. Als je honderd lijnen hebt die 0,0000000001% van de straling absorberen, dan is één lijn van 0,01% genoeg om die honderd lijnen volledig triviaal te maken.

    Wat betreft de stijging van de temperature zijn er een aantal verschillende manieren om het te begrijpen. Laat ik eerst maar Rasmus Benestad’s artikel refereren: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00704-016-1732-y
    Een verkorte verklaring staat hier:
    http://www.realclimate.org/index.php/archives/2016/02/what-is-the-best-description-of-the-greenhouse-effect/

    Even heel simplistisch gezegd: de uitgaande straling komt pas van een hogere luchtlaag bij toename van het CO2 gehalte, en dat betekent dat de “lapse rate” ervoor zorgt dat de temperatuur bij het aardoppervlak hoger moet zijn dan bij minder CO2.

  5. Dag Raymond,

    Wat bedoel je met LWR en SWR?

    Je stelt: “Bij een toename van CO2 geeft dat meer opwarming overdag en minder afkoeling snachts.” en je vraagt je af: “Maar hoe leidt dit tot een stijging van de gemiddelde temperatuur van het oppervlakte van de Aarde?” Ik zou zeggen een kind kan de was doen, hier is sprake van fysische causaliteit!

  6. Met LWR bedoel ik long wave radiation. Ook wel het verre infrarood genaamd. Dit is het gebied waar de Aarde energie uitstraalt. Met SWR bedoel ik Short wave radiation. Dat is het gebied waar de meeste zonne-energei zich bevindt. Het omvat ultraviolet, zichtbaar licht en gewoon infrarood.

  7. Ok, Raymond,

    Maar je begrijpt dan toch wel dat het LWR of infrarood foton, dat afkomstig was van het aard oppervlak en geabsorbeerd werd door een CO2 molecule ook weer uitgestraald wordt door het CO2 molecule. Deze uitstraling gebeurt echter in alle richtingen met dezelfde kans. Dus de opgaande lijn van het IR foton van de aarde naar de ruimte wordt in de helft van de gevallen omgezet in een neergaande lijn: terug naar het aardoppervlak. Hierdoor wordt het aard oppervlak warmer.

  8. Beste Willem,
    Dit is al vast een begin van het mechanisme. Maar is het niet ook zo dat dit alleen op gaat voor de IR fotonen die overeenkomen met absorptielijnen van het CO2-moleculen. De rest gaat vrolijk rechtstreeks door. Plus dat een fliks deel van de IR-fotonen die wel passen op het CO2-molecuul weer opnieuw geabsorbeerd worden door het volgende CO2-molecuul. En dus gewoon gevangen blijven in de atmosfeer?

  9. Dag Raymond,

    Als de CO2 concentratie hoger wordt dan worden de IR fotonen steeds vaker opnieuw geabsorbeerd en wordt de atmosfeer een soort doolhof voor die fotonen. Dat leidt echter niet alleen tot een opwarming van de atmosfeer, maar ook van het oppervlak. Er is een stralingsevenwicht tussen de atmosfeer en het oppervlak en het oppervlak blijft ook bij sterk verhoogde CO2 concentratie de primaire bron van de IR fotonen.

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 )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ 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 )

Verbinden met %s