Koolstof in beweging

Robert Rohde, bekend van de Berkeley Earth temperatuurreeksen, heeft een fascinerende animatie gemaakt van (de veranderingen in) de mondiale koolstofcyclus sinds 1850:

Je ziet daar:

  • de verschillende ‘stocks’ (reservoirs) van koolstof zoals in de oceanen, in de atmosfeer als CO2, in de biosfeer en als ondergrondse fossiele reserves;
  • de ‘flows’ (massastromen of fluxes) tussen de reservoirs.

Elk zwart of rood blokje staat voor één gigaton koolstof. Een gigaton is gelijk aan de massa van een kubieke kilometer water (disclaimer: bij goede benadering en dan zoet water even boven het vriespunt. De dichtheid van zeewater is iets groter). Robert Rohde heeft ook een versie op Youtube en die is wat makkelijker leesbaar:

Als je rechtsonder klikt of op ‘YouTube’, kan je de animatie in full-screen bekijken.

Het begin van de animatie toont de ‘stocks’ en ‘flows’ zoals die waren in het pre-industriële tijdperk, vóór het grootschalig ingrijpen door de mens. Elk jaar werden er grote hoeveelheden koolstof uitgewisseld tussen de reservoirs, maar er was een natuurlijk evenwicht tussen de ‘flows’ waardoor de totale hoeveelheid koolstof in elk reservoir ongeveer gelijk bleef. Zo ook in de atmosfeer, totdat de mens fossiel koolstof (steenkool, aardolie, aardgas) ging verstoken:

Het laatste frame van de animatie laat zien hoe het fossiele koolstof – de rode blokjes – nu verdeeld is over de andere koolstof-reservoirs, waaronder ook als CO2 in de dampkring.

Over de komende eeuwen zal het koolstof dat wij uit de fossiele reservoirs halen en verbranden, zijn weg vinden naar de oceanen. Indien we eenmaal stoppen met dit verbranden dan zal daardoor het CO2 in de atmosfeer geleidelijk af gaan nemen – hoe snel of hoe langzaam dit gaat, kan je zien aan de omvang van de ‘flows’. Het mechanisme om dit koolstof uiteindelijk weer  ‘in de Aarde’ te krijgen is de sedimentvorming, een zeer traag proces dat ook in de animatie staat aangegeven. De natuurlijke processen zullen er dan ook > 100.000 jaar over doen om het extra koolstof in de dampkring weer ondergronds vast te leggen.

Verdere info is op Robert Rohde’s twitter feed te vinden.

Advertenties

149 Reacties op “Koolstof in beweging

  1. lieuwe hamburg

    Met dat verspreiden van houtsnippers in bossen los je dus niets op.

  2. Een pracht van een animatie. Veel dingen worden opeens veel duidelijker voor me. Ik ben visueel ingesteld. Ik moet de dingen echt zien om het te snappen.

  3. Bob Brand

    Wat @RARohde hier visueel maakt is in feite een numeriek diffusiemodel.

    Dergelijke modellen worden al heel lang gebruikt in de ‘reservoir engineering’ zoals bij Shell en elders, in de productie-automatisering, de chemische industrie en de materiaalkunde:

    https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/diffusion-model

    Het is ook goed bruikbaar om de verspreiding van stoffen in bijvoorbeeld waterlopen, rivieren en de watervoorziening te beschrijven.

    Zulke modellen bestaan doorgaans uit een stelsel van differentiaalvergelijkingen die beschrijven hoe de ‘flow’ afhangt van de inhoud van een reservoir… terwijl diezelfde inhoud juist afneemt of toeneemt door deze flow. Dergelijke stelsels van differentiaal-vergelijkingen kunnen ingewikkeld worden en zijn dan niet meer ‘analytisch’ op te lossen.

    Echter, je kan deze processen dan wél correct nabootsen door numeriek, voor elke tijdstap en elke eenheid ‘stof’ in ieder reservoir, te simuleren wat er met de eenheid stof gebeurt. Dan is de numerieke wiskunde van toepassing.

    Robert Rohde heeft hier zo’n diffusiemodel aanschouwelijk gemaakt door per eenheid koolstof te laten zien hoe het zich verplaatst – als gevolg van de ‘flows’.

  4. Ferdinand Engelbeen

    Mooi en duidelijk weergegeven!

    Slechts één opmerking:
    “De natuurlijke processen zullen er dan ook > 100.000 jaar over doen om het extra koolstof in de dampkring weer ondergronds vast te leggen.”

    Dat valt gelukkig nogal mee, omdat die extra koolstof uit de atmosfeer in eerste instantie in de diepe oceanen gaat zitten: die zijn nog ver van verzadigd en kunnen dus alle extra CO2 uit de atmosfeer weghalen tot er weer een evenwicht is bereikt tussen zeewater oppervlakte temperatuur en totaal koolstof (DIC: CO2 + bicarbonaat + carbonaat) in de oceanen.

    Wat de mens heeft uitgestoten sinds de industriële revolutie is ongeveer 1% (400 GtC) van wat de diepzee vandaag bevat. Dus na evenwicht zal de atmosfeer ook ongeveer 1% meer CO2 bevatten, dat is dan 293 ppmv i.p.v. 290 ppmv voor het gemiddelde van de huidige zeewater oppervlak temperatuur.
    Hoe snel dat evenwicht wordt bereikt? Volgens de gegevens van de afgelopen 60 jaar is de opname door oceanen + biosfeer recht evenredig met de extra druk van het CO2 (pCO2) boven het dynamisch evenwicht met het oceaan oppervlak. Dat geeft een tau van ongeveer 51 jaar voor de afnamesnelheid van het teveel. Daar is geen enkele verzadiging in te zien, in contrast met het Bern model dat door het IPCC wordt gehanteerd. Enkel het oceaan oppervlak is snel in evenwicht met de atmosfeer met ongeveer 10% toename van de toename in de atmosfeer.

    Dat geeft dan een halveringstijd van ca. 35 jaar als we zouden stoppen met fossiele brandstoffen. De uiteindelijke neerslag in sedimenten is veel langzamer maar speelt nauwelijks een rol in het bereiken van een nieuw evenwicht.

  5. Bob Brand

    Beste Ferdinand,

    Dat valt gelukkig nogal mee, omdat die extra koolstof uit de atmosfeer in eerste instantie in de diepe oceanen gaat zitten: die zijn nog ver van verzadigd en kunnen dus alle extra CO2 uit de atmosfeer weghalen …

    Ik schreef: … om het extra koolstof in de dampkring weer ondergronds vast te leggen. De oceanen zijn niet ondergronds.

    Het duurt – INDIEN we 100% stoppen met CO2 uit te stoten – meerdere eeuwen voordat het grootste deel van onze emissies in de oceaan zal zijn opgenomen.

    Dan blijft er nog 20% van onze emissies semi-permanent achter in de dampkring. Dit komt doordat er tegen die tijd een evenwicht zal zijn bereikt tussen de concentraties in de oceaan en de dampkring. Anders gezegd: de dan toegenomen ‘flow’ UIT de oceaan is tegen die tijd in evenwicht gekomen met de flow van atmosfeer -> oceaan.

    Voor het wegwerken van de laatste 20% van onze emissies is er > 100.000 jaar nodig, doordat de zeer trage sedimentering daartoe eerst het extra koolstof in de oceaan vast moet leggen in gesteente. De sedimentering staat ook aangegeven in de animatie.

    Per saldo ziet het verloop er dan als volgt uit, NADAT we op den duur 100% stoppen met het uitstoten van CO2 (zie de tweede grafiek van boven, uit IPCC AR5):

    In het optimistische geval dat RCP6.0 waarheid wordt (daar koersen we nu nog boven), zal ook rond het jaar 3000 de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer hoger zijn dan nu maar wel geleidelijk dalend. Verder: een schaduwzijde van de opname in de oceaan is de dalende pH ofwel oceaanverzuring. Het PETM is een goed analogon van wat wij nu doen.

  6. Hans Custers

    Ferdinand,

    Bij mijn weten is een berekening waarin je één enkele τ (dat zou een tau moeten zijn, maar op mijn scherm ziet hij er niet zo uit…) alleen te gebruiken voor een eerste-ordesysteem. Daar is hier zeker geen sprake van, dat illustreert de animatie van Robert Rohde heel duidelijk.

    Je resultaat zegt dan, lijkt me, ook niets over dit complexe systeem, waarin verschillende processen en evenwichten met sterk uiteenlopende snelheden een rol spelen. Of begrijp ik je berekening dan niet?

  7. Ferdinand Engelbeen

    Bob Brand en Hans Custers,

    De huidige opname van het extra CO2 uit de atmosfeer gedraagt zich in de afgelopen 60 jaar volkomen als een eerste orde systeem. Dat is net het punt dat ik probeer te maken:

    In 1959: 25 ppmv extra, 0.5 ppmv/jaar netto opname, tau = 50 jaar, halfwaarde tijd: 34.7 jaar.
    In 1988: 60 ppmv extra, 1.13 ppmv/jaar, 53 jaar, halfwaarde tijd: 36.8 jaar.
    In 2012: 110 ppmv / 2.15 ppmv/jaar = 51.2 jaar of een halfwaarde tijd van 35.5 jaar.

    Lijkt me behoorlijk lineair, ondanks de vele onderliggende lineaire en niet-lineaire processen.

    Het IPCC gaat uit van het Bern model, dat is in feite gebaseerd op de toestand na 3000 GtC emissies (alle olie en gas en een pak kolen verbruikt) en 5000 GtC (ook nog veel kolen opgebruikt). Dan kan je inderdaad verzadiging van ook de diepe oceanen krijgen en blijft een hoog percentage zo goed als permanent in de diepe oceanen en dus ook in de atmosfeer.

    Dat is op dit ogenblik nog lang niet aan de orde, gezien de toegang van het extra CO2 tot de diepe oceanen voornamelijk gebeurt in de polaire zinkplaatsen, vooral het N.O. van de Atlantische Oceaan, om zo’n duizend jaar later weer boven te komen voor de kust van Peru/Chili, tot grote vreugde van de vissers aldaar…
    De pCO2 van het zinkende water in het N.O. van de Atlantische Oceaan is rond 150 μatm, in de atmosfeer rond 410 μatm (~ppmv, ppmv is in droge lucht, μatm in de lucht “as is”, dus met een paar % waterdamp). Dat is de drijvende kracht om CO2 in de diepe oceanen te krijgen. Het omgekeerde gebeurt bij opwelling: 750 μatm in de oceanen tegen 410 μatm in de atmosfeer. Zie:
    https://www.pmel.noaa.gov/pubs/outstand/feel2331/maps.shtml
    en de volgende pagina voor de gemiddelden over een jaar.

    Tot aan de industriële revolutie waren die bronnen en opnames redelijk in evenwicht met naar schatting (gebaseerd op de 14C en 13C ‘verdunning’) zo’n 40 GtC/jaar aan CO2 uitwisseling via de atmosfeer tussen opwelling en opname, dus uitwisseling met de diepe oceanen.
    Als pCO2 in de atmosfeer stijgt, dan supprimeert dat de vrijgave in de opwelling plaatsen en verhoogt de opname, dat is een van de dominante tau’s…
    Het IPCC / Bern model gaat uit van meerder tau’s en meerdere “restfracties”:
    http://unfccc.int/resource/brazil/carbon.html
    Waarvan de eerste tau zeer snel is: dat is de uitwisseling met het oceaan oppervlak. Dat heeft een tau van rond een jaar en het oceaan oppervlak volgt de atmosfeer zeer snel met ongeveer 10% van de verandering in de atmosfeer door de Revelle/buffer factor en dan houdt het inderdaad op.
    De volgende factoren zijn dan de diepe oceanen en vegetatie. Die vertonen beiden nog geen enkele verzadiging en dat is ook niet op middellange termijn te verwachten, noch voor de diepe oceanen en zeker niet voor de biosfeer, waar de meeste (C3) planten pas rond 1500 ppmv op hun optimum groei zitten (indien alle andere factoren in voldoende mate aanwezig zijn)…

    Hier de grafieken van een lineaire CO2 afname, vergeleken met het Bern model:

    Tot nu toe zijn de verschillen klein, maar het lijkt er wel op dat de natuur het lineaire model volgt…

    Men kan tau’s van meerdere lineaire processen combineren tot één tau voor het gecombineerde effect, zie:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Exponential_decay#Decay_by_two_or_more_processes
    De gecombineerde tau is altijd (iets) sneller dan de snelste individuele model…

  8. Ferdinand Engelbeen

    “sneller dan de snelste individuele model…”
    moet uiteraard
    “sneller dan de snelste individuele tau…”
    zijn.

  9. Ferdinand Engelbeen

    Men kan ook de berekening maken met de emissies en de 51 jaar lineaire opname door de natuur van de extra CO2 op basis van de extra CO2 druk in de atmosfeer:

    De berekende toename van CO2 in de atmosfeer ligt netjes binnen de natuurlijke variabiliteit in opname (als gevolg van temperatuur variaties).

  10. Hans Custers

    Ferdinand,

    De huidige opname van het extra CO2 uit de atmosfeer gedraagt zich in de afgelopen 60 jaar volkomen als een eerste orde systeem.

    Dat zou best kunnen. Maar op basis van inhoudelijke kennis van de werking ervan weten we ook dat het in de verste verte geen eerste-ordesysteem is. En dus is het zinloos om het als zo’n systeem te benaderen. Daar maak je de eerste fout.

    De tweede fout is denk ik dat je geen rekening houdt met de snelle dynamische evenwichten tussen atmosfeer en oceaanoppervlak en tussen atmosfeer en biosfeer. Die zijn, meen ik, zo snel t.o.v. de toename van de concentratie dat ze altijd nagenoeg in evenwicht zijn. Je kunt daar onmogelijk een halfwaardetijd of iets dergelijks uit bepalen.

    Dit soort berekeningen zegt weinig tot niets als je geen rekening houdt met de werkelijke fysische processen. De vele onderzoeken waar het IPCC zich op baseert (je suggestie dat het IPCC zich volledig op één enkel model zou baseren lijkt me onjuist) houden wel rekening met die fysica. En daarmee veel beter onderbouwd.

  11. Bob Brand

    Beste Ferdinand,

    Je schrijft: “De huidige opname van het extra CO2 uit de atmosfeer gedraagt zich in de afgelopen 60 jaar volkomen als een eerste orde systeem.

    Het probleem is dat je dan een complex systeem met één differentiaalvergelijking modelleert. In dat geval zou CO2(t) = CO2_begin + ΔCO2 (1-e^(-t/tau)) zijn. Echter, dat is veel te simpel. Dat is ook te zien in de numerieke simulatie van Robert Rohde.

    Als je de animatie laat lopen dan zie je bijvoorbeeld dat de ‘gas exchange’ in beide richtingen, tussen atmosfeer en ‘Near Surface Dissolved CO2’, niet monotoon toeneemt in de tijd evenredig met de concentratie. Rohde gebruikt daar de gemeten massastromen (berekend uit de jaarlijkse emissies en wat er in de atmosfeer blijft).

    De ‘gas exchange’ fluctueert en blijkt van méér zaken afhankelijk te zijn dan alleen de concentratie, zoals van de oppervlaktetemperatuur van het zeewater, van de ocaancirculatie (wel of geen El Niño), etc. Die oppervlaktetemperatuur van de oceanen ijlt aanzienlijk na op de toename van CO2, als gevolg van de warmtecapaciteit. Ook de circulatie in de oceanen verandert onder invloed van opwarming. Allemaal zaken die je buiten beschouwing laat.

    De paleo-klimatologie laat overigens ook zien dat het heel lang kan duren voordat een piek aan CO2 is weggewerkt.

    Raupach et al. 2012 concludeert over de airborne fraction:

    Here we show from observations that kS declined over 1959–2012 by a factor of about 1/3, implying that CO2 sinks increased more slowly than excess CO2. Using a carbon–climate model, we attribute the decline in kS to four mechanisms: slower-than-exponential CO2 emissions growth (∼ 35% of the trend), volcanic eruptions (∼ 25%), sink responses to climate change (∼ 20%), and nonlinear responses to increasing CO2, mainly oceanic (∼ 20 %).

    De ‘sink responses’ en die niet-lineaire respons gooien roet in het eten. Dan kan je het niet meer als een eerste-orde systeem beschouwen, blijkbaar niet eens over zo’n korte periode als 1959-2012.

  12. Bob Brand

    Overigens is deze discussie ‘a moot point’, zoals de Engelsen zeggen.

    De conditie ervoor is immers, zoals Ferdinand Engelbrecht hierboven zei: “… als we zouden stoppen met fossiele brandstoffen.” Aangezien onze emissies niet plotseling nul geworden zijn en ook niet gelijk zijn gebleven… maar elk jaar nog toenemen, is het voornamelijk academisch.

  13. lieuwe hamburg

    Ik ben de weg kwijt. Het begon met de instraling van de zon (een bol) op de aarde, daarna houtsnippers en nu “een eerste orde systeem” van Ferdinand.
    De wiskundige formules vliegen mij om de oren en als leek is het amper te volgen:( “CO2(t) = CO2_begin + ΔCO2 (1-e^(-t/tau)”.) Stel dat het wel een eerste orde systeem zou zijn dan zou toch bij de afvoer van de energie alles veranderen? Temperatuur, windsnelheden en bijvoorbeeld waterniveaus? Ik begin te begrijpen wat een ‘een eerste orde systeem’ is, maar de aarde is toch geen badkuip?

  14. Ferdinand Engelbeen

    Hans,

    Het dynamisch evenwicht tussen het oceaanoppervlak en de atmosfeer is wel degelijk een eerste orde proces dat wordt beheerst door de wet van Henry: voor een bepaald temperatuur is er een vaste verhouding tussen de partiële druk van dat gas boven de vloeistof en het opgeloste gas in de vloeistof. De snelheid van uitwisseling is dan recht evenredig met het pCO2 drukverschil tussen gas en vloeistof.
    Dat geldt zowel voor zoet water als voor zeewater. In zeewater wordt dan nog een groot deel van dat CO2 omgezet in bicarbonaat en carbonaat, maar omgekeerd neemt de H+ concentratie toe (lagere pH) en dat werkt de oplosbaarheid tegen. Het netto effect is dat zeewater ongeveer 10x meer CO2 opneemt dan zoet water, maar slechts 10% van de verandering in de atmosfeer. Voor het zeewater oppervlak klopt het Bern model dus wel degelijk: dat er een zeer snelle uitwisseling is met het oceaan oppervlak, maar dat er ook een zeer snelle verzadiging is.
    Voor de diepe oceanen geldt het eerste orde systeem even goed: wat er aan CO2 bij de polen wordt opgenomen is recht evenredig met het partiële drukverschil tussen atmosfeer en oceaan oppervlak. Zie de pagina’s van Feely e.a.:
    https://www.pmel.noaa.gov/pubs/outstand/feel2331/maps.shtml formule 1.
    Als de CO2 druk in de atmosfeer toeneemt wordt ΔpCO2 bij de opwelling kleiner en bij de opname groter, ook dat is een eerste orde proces: de netto opname door de oceanen is dan recht evenredig met het CO2 drukverschil tussen de atmosfeer en het dynamische evenwicht tussen oceaan oppervlak en atmosfeer. Het belangrijke verschil met het algemeen oceaan oppervlak is dat het oppervlaktewater in de zinkplaatsen zeer sterk onderverzadigd is in CO2 en daarna zo’n 1000 jaar praktisch geïsoleerd is van de atmosfeer, op wat biologische uitwisselingen na. Daar geldt de verzadiging dus nog lang niet en gaat het Bern model in de fout.

    Iets dergelijks is het onderscheidt tussen de sneller seizoenscyclus in vegetatie en de meer langdurige opname in stammen, wortels, humus, turf, (bruin)kool… Die eerste cyclus is temperatuurafhankelijk en wordt nauwelijks beïnvloed door 35% meer CO2 in de atmosfeer:

    De langdurige opname is weer pCO2 afhankelijk: de CO2 druk boven het water in de huidmondjes stijgt en de opname stijgt min of meer met het drukverschil… Daarmee neemt de meer permanente opname van CO2 ook weer evenredig toe met de druktoename van CO2 in de atmosfeer boven het “evenwicht” wat dat ook voor de biosfeer mag betekenen.

    De belangrijkste snelle processen (oceaan oppervlak en seizoenscyclus) geven dus een snelle uitwisseling en een zeer beperkte opname van CO2 met een snelle verzadiging. De langzame processen geven een CO2 afvoer die lineair is met de extra CO2 druk en vertonen (nog lang) geen verzadiging…

  15. Ferdinand Engelbeen

    Bob,

    Zoals aangegeven in mijn grafiek met de berekende toename in de atmosfeer zit de aanname van een simpele lineaire functie midden de observaties. Die variëren inderdaad jaar bij jaar, omdat de opname door oceanen en vegetatie niet alleen drukafhankelijk is maar ook temperatuur afhankelijk. Dat laatste is wat voornamelijk de “ruis” veroorzaakt rond de trend, maar wat de trend nauwelijks beïnvloedt. Die wordt voornamelijk bepaald door de emissies en een klein beetje door de temperatuur op langere termijn: ca. 16 ppmv/K door het verschil in oplosbaarheid bij temperatuurveranderingen rond de huidige gemiddelde zeewater oppervlak temperatuur.
    Hier een grafiek die laat zien hoe temperatuur de CO2 opname verandert, door vooral (tropische) vegetatie: de omgekeerde CO2 en δ13C veranderingen wijzen op dominante veranderingen in vegetatie. Lopen die parallel, dan zijn de oceanen dominant in de CO2 veranderingen:

    dT/dt heeft een vlakke trend, enkel een kleine offset van nul, dus enkel een lichte toename in temperatuur. Dus temperatuur is voornamelijk verantwoordelijk voor de jaarlijkse variabiliteit in CO2 opname, maar beïnvloedt nauwelijks de langdurige trend.

    Heeft dat belang? Wel degelijk: als de mensheid de huidige emissies zou halveren, dan is er geen toename van CO2 meer in de atmosfeer. Dat is dan al een heel ander (economisch) verhaal dan trachten om de emissies tegen 2050 tot nagenoeg nul te herleiden…

  16. Bob Brand

    Beste Ferdinand,

    Je zegt: “Het dynamisch evenwicht tussen het oceaanoppervlak en de atmosfeer is wel degelijk een eerste orde proces dat wordt beheerst door de wet van Henry: voor een bepaald temperatuur is er een vaste verhouding tussen de partiële druk van dat gas boven de vloeistof en het opgeloste gas in de vloeistof.

    Nee, dat is te simpel. Er is niet zoiets als één reservoir in de oceaan. Je ziet dat al in de animatie van Robert Rohde, er zijn minstens drie reservoirs:

    – Near Surface Dissolved CO2;
    – Ocean Life & Organics;
    – Intermediate and Deep ocean;

    en daarnaast is er nog de sedimentering.

    Of en in welke mate het eerstgenoemde reservoir verzadigd raakt, hangt daarom mede af van de flux naar ‘ocean life’, ofwel de ‘biological pump’ en naar de diepe oceaan. Dat is nog steeds een vergaande versimpeling, jij gaf hierboven zelf al aan:

    – ‘Distribution Maps for Climatological Mean Sea-air pCO2 Difference’ (https://www.pmel.noaa.gov/pubs/outstand/feel2331/maps.shtml).

    De flux tussen atmosfeer en oceaan hangt daarmee niet alleen af van de (gemiddelde) CO2-concentratie, maar van de lokale verschillen in pCO2 in de opwellings-gebieden en van de windsnelheden. Dat staat in het stuk van Feely et al waar jij zelf op wees:

    The gas transfer velocity is controlled by near-surface turbulence in the liquid boundary layer. Laboratory studies in wind-wave tanks have shown that k is a strong but non-unique function of wind speed. The results from various wind-wave tank investigations and field studies indicate that factors such as fetch, wave direction, atmospheric boundary layer stability and bubble entrainment influence the rate of gas transfer.

    Daarmee is de netto flux van CO2 naar de oceaan ALLERMINST een eerste-orde proces.

  17. Hans Custers

    Ferdinand,

    Het simpele feit is en blijft dat de snelle opname volledig wordt bepaald door de snelle evenwichten atmosfeer – oceaan en atmosfeer – biosfeer. Het kan toch niet zo moeilijk zijn om in te zien je uit de afname van de concentratie die volledig wordt bepaald door die twee evenwichten onmogelijk iets af kunt leiden over een derde proces. Laat staan over een serie andere processen.

    Overigens is dat lineaire verband tussen opnamesnelheid en toegenomen concentratie dat je vond wel frappant. Er zit immers de nodige natuurlijke variabiliteit in de opname van CO2 door het oceaanoppervlak en door de biosfeer, bijvoorbeeld onder invloed van ENSO. Dat je voor de drie jaar waar je het voor hebt uitgerekend zo’n sterk verband vond lijkt me dan ook toeval. In werkelijkheid zit er van jaar tot jaar nog wel spreiding in de opnamesnelheid door oceanen en biosfeer.

    Bottom line: je kunt een systeem dat zo complex is onmogelijk modelleren als eerste-ordesysteem, of als lineair systeem. Ook niet als je ergens een (toevallig) lineair verband vindt. De aannames die je dan doet staan helemaal los van de realiteit.

  18. @Ferdinand Engelbeen

    “Dat geeft dan een halveringstijd van ca. 35 jaar als we zouden stoppen met fossiele brandstoffen.”

    Dit is onjuist. Er spelen meerdere fysische, chemische en biologische processen zoals opwarming van de oceanen, verschuiving van de carbonaatevenwichten, stratificatie of de verdeling van voedingsstoffen in de oceanen. Modellering hiervan laat zien dat de initiële daling van de CO2-concentratie na een koolstofpuls in de atmosfeer vrij snel gaat en daarna steeds trager. Na duizend jaar resteert nog altijd iets 15 – 40% van het geëmitteerde CO2 in de atmosfeer afhankelijk van de totale geëmitteerde hoeveelheid (zie IPCC AR5 Box 6.1).

    ”Het IPCC gaat uit van het Bern model…”

    Ook dit is onjuist. Het IPCC verwijst bijv. naar Archer et al. 2009 en Joos et al. 2013. Daarin staan simulaties met meerdere modellen:
    http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.earth.031208.100206
    https://www.atmos-chem-phys.net/13/2793/2013/acp-13-2793-2013.html
    Deze laten alle hetzelfde zien: na meer dan duizend jaar resteert nog altijd een substantieel deel van een koolstofpuls in de atmosfeer.

    ”Het lijkt er wel op dat de natuur het lineaire model volgt…”

    De huidige situatie is er een van voortdurende en stijgende koolstofemissies. Dat is een andere situatie dan die waarbij er geen emissies meer zijn en het systeem langzaam naar een evenwicht zal gaan.

    De figuur (IPCC Box 6.1 Fig.1) hieronder laat, zoals geschreven, zien dat na 10,000 jaar nog altijd een substantieel deel van de koolstofemissies in de atmosfeer zal achterblijven. Volledige verwijdering van de antropogene emissies duurt meer dan 100,000 jaar (zie bijv: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2004GC000891/abstract). Daar is de wetenschap erg zeker van, in IPCC AR5 (hoofdstuk 6) valt dan ook deze conclusie te lezen:
    “The removal of human-emitted CO2 from the atmosphere by natural processes will take a few hundred thousand years (high confidence).”

  19. Ferdinand Engelbeen

    Beste Bob,

    M.i. zie je het te ingewikkeld… In de opname snelheid van de oceanen zit inderdaad windsnelheid en de oplosbaarheid van CO2 in zeewater, maar die spelen op lange termijn enkel een rol als ze sterk zouden veranderen. Tot op heden is er (te) weinig informatie over zulke lange termijn variaties in globale windkracht, maar over oplosbaarheid hebben we veel informatie, zelfs van honderden jaren terug, inclusief de pCO2(aq): ondertussen zo’n 3 miljoen metingen waarvan 2 miljoen gebruikt door Feely e.a. in hun berekeningen en grafieken.

    Van de twee oceaan reservoirs is de samenstelling en de CO2 (en afgeleiden) toename voor het oppervlak redelijk bekend: het oppervlak heeft de atmosfeer gevolgd met amper een paar jaar vertraging zowel inzake concentratie (ca. 3% toename in DIC, 10% van de verandering in de atmosfeer)) als in δ13C verloop. Robert Rohde zit hoger in toename, maar dat maakt niet veel uit.
    De biologische pomp geeft volgens Rohde minder C uitval van het oppervlak naar de diepe oceaan bij hoger CO2. De oorzaak daarvan ontgaat me, maar gezien de redelijk geringe hoeveelheden maakt dat ook niet veel uit.

    De diepe oceanen is een heel ander paar mouwen. Het lijkt me dat de uitwisseling tussen oceaan oppervlak en diepe oceanen in het model van Robert Rohde moet gesplitst worden in twee stromen: de uitwisseling is deels tussen de twee compartimenten + biologische pomp, maar een belangrijk deel is rechtstreeks tussen de diepe oceanen en de atmosfeer, waarbij het oceaan oppervlak volledig wordt overgeslagen. Uiteraard is dat ook via het oppervlak, maar dat deel van de CO2 uitwisseling (ca 5% opwelling en 5% zinkende wateren) is vrijwel onafhankelijk van de rest van het oppervlak inzake CO2 uitwisseling met de atmosfeer.

    Verder is de lineaire afname niet beperkt tot de afgelopen 60 jaar van accurate metingen, ook de oudere ijskern metingen en emissie schattingen geven een zelfde beeld:

    Of tegen mekaar uitgezet:

    Overigens puur toeval dat het zo’n rechte lijnen zijn: de emissies zijn over de jaren toegenomen met een licht kwadratische snelheid, daardoor de zelfde vorm in toename in de atmosfeer (pCO2) en daardoor de lineaire netto opname met als resultaat een vrijwel constante “airborne fraction”.

    De rest is voor morgen…

  20. lieuwe hamburg

    https://www.google.nl/search?source=hp&ei=PcXpXO-_JMKVkwX6hJPwBQ&q=ferdinand+engelbeen&oq=ferdinand+engel&gs_l=psy-ab.1.0.0j0i10l6j0l2j0i10.3852.24372..30499…0.0..0.430.1236.14j4-1……0….1..gws-wiz…..0..0i131.TqCgSNsHQno

    De geschiedennis is al te veel om door te komen… Ferdinand. Toch ben ik nog een beetje benieuwd wat je morgen weer gaat melden.

  21. Ferdinand Engelbeen

    lieuwe hamburg,

    Inderdaad nogal actief geweest in mijn leven: geboren dwarsligger. Of zoals de Nederlandse landbouwers zegden in protest tegen de aanleg van de Betuwelijn (voor één trein per dag…): “Geen spoor zonder dwarsliggers”… Voor milieu toen amper iemand het was en tegen de groene “beweging” nu vrijwel iedereen het is… Inclusief een aardige knokpartij met Greenpeace over chloor/PVC tot in de rechtbank van Hamburg toe…

  22. Ferdinand Engelbeen

    Beste Bob,

    We kunnen de uitwisseling met en de opname van CO2 door de diepe oceanen ook van een andere kant bekijken.
    De emissies hebben t.o.v. de atmosfeer een veel lagere 13C/12C ratio dan de pre-industriële en de huidige atmosfeer. Uitgedrukt in per mil is dat:
    pre-industrieel: -6,4 per mil in de atmosfeer.
    emissies: gemiddeld rond -26 per mil.
    zeewater: diepzee ongeveer nul per mil.
    oppervlak 1-5 per mil (door biolife).
    huidige samenstelling atmosfeer: minder dan -8 per mil en dalend.
    Die afname in δ13C is recht evenredig met de emissies, maar is slechts 1/3 van wat je zou verwachten als alle emissies in de atmosfeer zouden blijven.
    De uitwisselingen met het oceaanoppervlak is snel, maar beperkt tot ongeveer 10% van de verandering in de atmosfeer. Gezien er niet veel meer GtC in het oceaanoppervalk zit dan in de atmosfeer heeft dat weinig invloed op de verhouding. Idem voor de biosfeer: de seizoensuitwisseling is ook weer zeer snel, maar beperkt in massa. Beide reservoirs zijn dan ook snel in evenwicht met de atmosfeer inzake 13C/12C verhouding, zij het ieder met zijn eigen “voorkeuren”: er treedt in beide gevallen een verandering in de isotoop verhouding op bij de uitwisseling, maar gezien dat in twee richtingen gaat, is dat alleen van belang bij grote verschuivingen in netto opname/afgifte.

    Daar zit dan ook niet de grootste “verdunning” van de afname van δ13C door de emissies in de atmosfeer in, Dat zit wel in de uitwisseling met de diepzee:
    Wat er aan de polen aan 13C/12C verhouding de diepzee in gaat is de huidige samenstelling van de atmosfeer. Wat er uitkomt aan de evenaar is echter de verhouding van ongeveer 1000 jaar geleden, lang voor de grote invloed van de mens. Punt is dus dat wat er uit de oceanen komt de huidige afname in δ13C door de mens “verdund” met de δ13C van vóór de industriële revolutie. Hoeveel? dat hangt af van de totaalstroom die wordt uitgewisseld. Men kan het effect van de “verdunning” berekenen met verschillende diepzee-atmosfeer uitwisselingen:

    Dat geeft aan dat de huidige uitwisseling rond 40 GtC/jaar zit.
    De discrepantie in de eerdere decennia kan een kwestie zijn van méér afgifte van CO2 dan opname in de biosfeer, zoals is aangegeven door een studie van de zuurstof cyclus:
    https://science.sciencemag.org/content/287/5462/2467

    De bijdrage van de diepe oceanen werd onafhankelijk daarvan bevestigd door de snelle afbouw van de 14CO2 piek in 1960 als gevolg van de bovengrondse nucleaire bom testen. Om dezelfde reden als voor de 13C/12C verhouding werd de 14CO2 afname versneld door de lagere 14C concentratie van vóór de bom testen die uit de diepzee opwelt.

    In alle gevallen wijzen de gegevens op simpele lineaire processen, wat verrassend is in de wirwar van natuurlijke processen waarvan men eerder chaotische, niet-lineaire reacties zou verwachten.

    Tot slot een grafiek van de δ13C afname zoals gemeten in de kalk van koraalsponzen. Die zetten hun kalk af met ongeveer dezelfde 13C/12C verhouding als in het omringende zeewater. Dat gaat over zo’n 600 jaar terug in de tijd met een behoorlijke resolutie in tijdspanne van 2-4 jaar per meting. Hierbij uitgezet tegen de verandering in de atmosfeer met aangepaste schaal:

  23. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    In eerste instantie zijn de snelle uitwisselingen dominant, maar zoals hierboven (en door het IPCC) aangegeven, die zijn dan ook snel in evenwicht met de atmosfeer. Een belangrijk punt is dat ze weinig impact hebben op de totale CO2 massa die wordt opgenomen: ca. 0,5 GtC/jaar in het oceaan oppervlak bij een toename van 5 GtC/jaar (2,5 ppmv/jaar) in de atmosfeer en ongeveer nul GtC/jaar in de seizoensgroei en afbraak van de biosfeer.

    Als die snelle reacties in evenwicht zijn, dan beginnen de langzamere uitwisselingen hun rol te spelen. Dat zijn dan de uitwisselingen met de diepe oceanen en de de toename van C in langdurigere opslag van planten en plantenafval. Die zijn een pak trager, maar hun impact op de opgenomen massa is een stuk hoger.

    Op korte termijn zijn er inderdaad grote schommelingen in de CO2 opname, maar zelfs meer extreme gebeurtenissen zoals de 1991 Pinatubo uitbarsting en 1998 El Niño geven niet meer schommeling dan +/- 1,5 ppmv rond de 90+ ppmv trend in de afgelopen 60 jaar, die vrijwel lineair de emissies volgt in een redelijk vaste verhouding, dus met een lineaire toename in opname…

  24. Ferdinand Engelbeen

    Jos Hagelaars,

    Ik was er mij van bewust dat het IPCC meerdere modellen gebruikt. Het Bern model is wel de originele basis en de andere modellen zijn er van afgeleid.
    Fortunate Joos is een van de auteurs van het Bern model.

    Wat ik tot nu toe niet realiseerde, maar dank zij de animatie door Robert Rohde is duidelijk geworden waar het verschil tussen de Bern(achtige) modellen en het lineaire “model” zit.

    Blijkbaar gaan alle modellen uit van een snelle reactie maar ook snelle verzadiging van het oceaan oppervlak én zeer belangrijk: een complete isolatie van de diepe oceanen met de atmosfeer en enkel uitwisseling tussen oppervlak en diepe oceanen. Verder nemen ze een verzadiging van de diepe oceanen aan op gelijke wijze als voor de oppervlaktelaag.

    Fysiek klopt dat al alleszins niet: er is ca. 40 GtC rechtstreekse uitwisseling tussen de diepe oceanen en de atmosfeer én op de zinkplaatsen is het oceaanwater (nu nog) compleet onderverzadigd in CO2, dat kan dus nog voor eeuwen (minstens 1000 jaar!) de emissies (deels) opvangen, vooraleer er verzadiging optreedt. Het enige punt is dat die uitwisseling gelimiteerd is in omvang, dus ook in tijd.

    Een 1000 GtC (~500 ppmv) puls zoals door Joos voorgesteld halveert al in 35 jaar – 250 ppmv, na 70 jaar zitten we op 125 ppmv, na 105 jaar op 75 ppmv, enz… Mits er geen nieuwe emissies bijkomen.

    Het maakt voor een lineair proces overigens niets uit of er bijkomende emissies zijn of niet: de opname capaciteit is enkel evenredig met wat er als extra CO2 in de atmosfeer zit, niet wat er momentaan bijkomt in een jaar. Zijn de emissies gelijk met de opname capaciteit, dan blijft ook het CO2 niveau in de atmosfeer gelijk. Dus halveren van de huidige emissies is al voldoende om geen CO2 toename meer te hebben.

  25. Een schitterende en verhelderende animatie!

  26. @Ferdinand Engelbeen

    ”Het Bern model is wel de originele basis en de andere modellen zijn er van afgeleid.”

    Nee, zie bijv. tabel 2 in Joos et al (referentie in mijn vorige reactie). De modellen zijn nogal verschillend, two-box, four-box, 3D-modellen et cetera.

    ”…een complete isolatie van de diepe oceanen met de atmosfeer en enkel uitwisseling tussen oppervlak en diepe oceanen…”

    Zelfs in een simpele versie van het Bern model wordt het transport van koolstof naar de diepere oceaan al meegenomen, zie https://www.geosci-model-dev.net/11/1887/2018/:
    “The transport of carbon and heat to the deep ocean, as well as the decay of land carbon, results from complex but linear to first order behavior of the ocean and land compartments. These are represented in BernSCM using IRFs (Green’s function).”

    “…op de zinkplaatsen is het oceaanwater (nu nog) compleet onderverzadigd in CO2”

    Waar baseer je dat nu weer op, heb je een referentie?

    “Het maakt voor een lineair proces…”

    Het opnemen van de antropogene CO2 zal in de toekomst niet lineair verlopen. Zie de referenties die ik je eerder heb gegeven. Informatief hierin is ook dit blogstuk van Professor Guido van der Werf:
    https://klimaatverandering.wordpress.com/2014/04/16/toekomstige-co2-concentraties/
    Daar schrijft hij het volgende: “…het effect van de factoren die nu voor opname zorgen is niet lineair door te trekken naar de toekomst.” .

    ”…de opname capaciteit is enkel evenredig met wat er als extra CO2 in de atmosfeer zit…

    De opname capaciteit van de oceanen neemt af naarmate er meer CO2 wordt opgenomen en de temperatuur van het water stijgt. En uiteraard zal ook de land-sink niet lineair blijven toenemen, zoals Guido van der Werf het mooi omschrijft: “Bomen groeien niet tot aan de hemel”.

    ”Dus halveren van de huidige emissies is al voldoende om geen CO2 toename meer te hebben.”

    Dit slaat echt nergens op. Als de emissies halveren zal de CO2-concentratie in de atmosfeer blijven toenemen. Aan het systeem wordt immers nog altijd koolstof toegevoegd die voor miljoenen jaren aan de koolstofcyclus onttrokken was.
    Voor het stabiliseren van het klimaat moeten de emissies naar nul:
    https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2007GL032388

  27. Hans Custers

    Ferdinand,

    In eerste instantie zijn de snelle uitwisselingen dominant, maar zoals hierboven (en door het IPCC) aangegeven, die zijn dan ook snel in evenwicht met de atmosfeer.

    Dat is wat ik duidelijk probeer te maken. Maar zolang wij aanzienlijke hoeveelheden CO2 in de atmosfeer blijven brengen blijft die “eerste instantie” de bepalende factor. En dat is het punt dat jij maar blijft negeren.

    Een belangrijk punt is dat ze weinig impact hebben op de totale CO2 massa die wordt opgenomen

    Bij mijn weten is dat totaal onjuist. Heb je daar een wetenschappelijke bron voor?

    Als die snelle reacties in evenwicht zijn, dan beginnen de langzamere uitwisselingen hun rol te spelen.

    En dat evenwicht is er pas als de CO2-concentratie niet meer toeneemt. Dan worden de langzame uitwisselingen zichtbaar. Daar is nu nog helemaal geen sprake van en dus zegt de door jou berekende opname-snelheid helemaal niets over die trage processen.

    trend in de afgelopen 60 jaar, die vrijwel lineair de emissies volgt in een redelijk vaste verhouding

    Dat is algemeen bekend. Ruwweg de helft van de emissies wordt opgenomen, door de snelle evenwichten. Niemand die dat ontkent. Het zijn de conclusies die je eraan verbindt – dat het als eerste-ordesysteem benaderd kan worden – waar het misgaat. Vooralsnog wek je niet de indruk open te staan voor die uitgebreid onderbouwde kritiek. Ik vraag me dan ook af of verder discussiëren wel zin heeft.

  28. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    De langzamere en snelle reacties op de toename van CO2 lopen parallel met mekaar, niet in serie. Dus ook als de snelle reacties nog lopen zijn de langzamere reacties al bezig. Dat ongeveer de helft van de huidige emissies wordt opgenomen is niet het gevolg van de snelste reacties (*), die nemen slechts ca. 10% van de verandering in de atmosfeer op (in het oceaan oppervlak). De rest van de opname ging en gaat voornamelijk naar de diepe oceanen en in de laatste decennia ook naar vegetatie. Die geven de – tot nu toe – redelijk lineaire afname van de extra CO2 in de atmosfeer.

    De discussie is nu vooral of die langzamere reacties ook verzadigd geraken en in welk tempo.

    De zeer langzame reacties met bv. sedimentatie en rots verwering spelen pas een rol van betekenis als de diepe oceanen verzadigd raken.

    (*) als je de toename in DIC (CO2 + bicarbonaat + carbonaat) in het oceaan oppervlak bekijkt over de afgelopen decennia van een aantal meetstations, dan zal je zien dat dit toeneemt met ongeveer 10% van de toename in de atmosfeer. Dat zijn dan de snelste reacties op veranderingen in de atmosfeer. Zie Figure 3 in:
    https://tos.org/oceanography/assets/docs/27-1_bates.pdf

  29. G.J. Smeets

    Bob, Hans, Jos

    Pro memorie: bij Ferdinand Engelenbeens bijdragen tot nu toe heb je te maken met een collectie drogredeneringen gecombineerd met ontwijking van tegenargumenten en verzetten van de doelpalen. Beginpunt was en is Engelenbeens suggestie dat de dynamiek in de koolstofcyclus oceaan / atmosfeer een eerste-orde fenomeen is.

  30. Ferdinand Engelbeen

    Jos Hagelaars,

    Het is niet simpel om te achterhalen wat de modellen exact gebruikten als fysieke reservoirs in hun model. sommige modellen doen hun berekeningen in vele lagen, maar dat lijkt meer te slaan op lagen in de atmosfeer, niet in de oceanen.
    Ergens toch een verduidelijking gevonden van Joos in de multi-model runs:
    “The ocean uptake capacity regulated by the carbonate chemistry decreases with increasing CO2 and warmer climate conditions are generally associated with a lower solubility of CO2 and a more sluggish surface-to-deep transport (Joos et al., 1999; Roy et al., 2011).”

    Dat wijst er op dat alle modellen zonder uitzondering uitgaan van een geïsoleerde diepe oceaan die enkel via het oceaan oppervlak CO2 uitwisselt met de atmosfeer. Dat is exact waar het punt van discussie is.

    Ook in het versimpelde Bern model van Joos is dat duidelijk: alle koolstof transport naar de diepe oceanen gaat via de “mixed layer” de bovenste paar honderd meter van de oceanen.

    Bovenstaande redenering in de multi-model vergelijking klopt inderdaad voor het oceaan oppervlak: de opname van CO2 vermindert bij toenemende temperaturen en toenemend CO2 (door pH daling).
    Punt is dat dit niet het geval is op de plaatsen waar de belangrijkste rechtstreekse uitwisselingen tussen diepzee en atmosfeer plaatsvinden: dat is voornamelijk in de polaire wateren waar de watertemperatuur over het hele jaar vrijwel constant rond nul graden is en het mixen met de diepzee wateren door stormwinden zeer groot, waardoor er op die plaatsen nauwelijks een CO2 verzadiging kan optreden en alle extra CO2 opname mee de diepe oceanen in wordt getrokken.

    De referentie voor de onderverzadiging van de oceaanwateren bij de voornaamste zinkplaatsen (het N.O. van de Atlantische Oceaan, waar de THC zinkt en de Zuidelijke Oceaan) is in Feely e.a.:
    https://www.pmel.noaa.gov/pubs/outstand/feel2331/exchange.shtml
    met de distributie map op:
    https://www.pmel.noaa.gov/pubs/outstand/feel2331/mean.shtml

    Terwijl de atmosfeer op ca. 410 μatm (~ppmv) zit is de pCO2 van de oceaan wateren slechts 150 μatm. Het is dat drukverschil dat zorgt voor de grote opname aan CO2 in de zinkende wateren. Die opname is recht evenredig met het drukverschil. Pas als de temperatuur aan de polen en/of de totale diepzee CO2 concentratie van de diepzee wateren aan de polen behoorlijk oploopt, wordt dat verschil kleiner en zal er minder CO2 worden opgenomen.

    Het blogstuk van Prof, Van de Werf geeft geen hint over het mechanisme dat zorgt voor de opname van CO2. Hij geeft enkel twee scenario’s: een vast percentage als “airborne fraction” of een vaste opname. Niet direct een lineaire response…

    Uiteraard zal de opname door de biosfeer eerder afnemen dan van de oceanen, gezien daar veel meer beperkende factoren een rol spelen.
    Dat geldt niet voor de oceanen,waar de toename aan CO2 pas een rol speelt als de volledige diepe oceaan is gemixt met de atmosfeer. Dat start pas over zo’n duizend jaar…

  31. Ferdinand Engelbeen

    G.J. Smeets,

    Bedankt voor de inhoudelijke bijdrage.
    Als een complex van vele afhankelijke en onafhankelijke systemen zich gedraagt als een simpel eerste orde systeem, dan zijn de dominante factoren waarschijnlijk een eerste orde systeem.
    Uit nader onderzoek blijkt dat de opname van extra CO2 in de diepe oceanen inderdaad een eerste orde systeem is…

  32. Hans Custers

    Ferdinand,

    De langzamere en snelle reacties op de toename van CO2 lopen parallel met mekaar, niet in serie

    Heb ik ergens beweerd dat ze in serie lopen, dan? Nee, natuurlijk niet. Ik zeg dat het snelle evenwicht dominant is, zolang de concentratie blijft stijgen. Dat is iets heel anders. En dat zou je best kunnen begrijpen, als je dat zou willen.

    Je verwijzing naar metingen van de DIC op 7 locaties bewijst enkel en alleen hoe onzorgvuldig jij je claims onderbouwt. Een lokale toename in concentratie is iets totaal anders dan een mondiale massabalans. Het omrekenen van het een naar het ander heeft nog wel wat voeten in aarde.

  33. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    De opname en afgifte van CO2 door de natuur loopt als gezegd in vele parallelle processen, echter volgens de modellen loopt de opname van CO2 in de diepe oceanen in serie met de opname door het oceaan oppervlak. Daar zit dus het verschil tussen een lineaire opname en de model opname…

  34. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Sorry, jouw en mijn reactie hebben mekaar gekruist…

    Wat je zegt klopt niet: als meerdere processen parallel lopen dan is de snelste tau dominant, zolang er geen verzadiging optreedt. Voor het oceaan oppervlak is er wel degelijk een verzadiging, zelfs al bij 10% van de verandering in de atmosfeer. Dus 90% van de verandering in de atmosfeer blijft daar als er geen andere processen aan het werk waren. Die zorgen voor een tragere afname van de resterende 90%. Als die processen ook een verzadiging bereiken, dan wordt een volgend deel toch verder verlaagd door een nog trager proces, enz… Dat is exact wat het Bern en soortgelijke modellen zeggen.

    Sorry, maar ik volg je redenering niet: als de theorie van de oceaan CO2 buffering aangeeft dat die ca. 10% van de verandering in de atmosfeer bedraagt (de Revelle factor) en dat wordt op 7 verschillende plaatsen midden de oceanen ook gemeten, waarom zou dat dan anders zijn in andere delen van de oceanen?
    Je meet toch ook maar CO2 op een tiental “officiële” plaatsen om er een globale meting van te maken?

  35. @Ferdinand Engelbeen

    ”Dat wijst er op dat alle modellen zonder uitzondering uitgaan van een geïsoleerde diepe oceaan die enkel via het oceaan oppervlak CO2 uitwisselt met de atmosfeer.”

    Lees je eigen citaat even: “a more sluggish surface-to-deep transport”. Dat betekent een “trager transport” en dat is zeker niet hetzelfde als “geen transport”, wat jij ervan maakt. En zoals Joos et al. opmerken verloopt dit proces langzamer bij hogere CO2-concentraties en temperaturen.

    ”Terwijl de atmosfeer op ca. 410 μatm (~ppmv) zit is de pCO2 van de oceaan wateren slechts 150 μatm.”

    Dat staat niet in dat artikel van Feely, er staat dat de pCO2 varieert tussen 150 en 750 µatm:
    “The pCO2 in surface seawater is known to vary geographically and seasonally over a range between about 150 µatm and 750 µatm, or about 60% below and 100% above the current atmospheric pCO2 level of about 370 µatm.”
    De distributiemap uit Feeley et al. 2001 betreft de gemiddelde lucht-oceaan flux voor 1995 en gaat niet over de diepere oceanen.

    “Dat geldt niet voor de oceanen,waar de toename aan CO2 pas een rol speelt als de volledige diepe oceaan is gemixt met de atmosfeer. Dat start pas over zo’n duizend jaar…”

    Tot nu toe heb je precies 0 referenties gegeven waaruit iets anders blijkt dan wat IPCC in box 6.1 schrijft over koolstofcyclus aangaande de opname van CO2 of dat mijn eerdere referenties naar Archer et al. 2009 en Joos et al. 2013 laten zien. De ‘ocean invasion’ gaat in eerste instantie snel maar na 1000 jaar resteert nog altijd circa 20% van een originele puls van 100 PgC. Nogmaals zie onderstaande IPCC-figuur en het citaat uit IPCC AR5:
    “The removal of human-emitted CO2 from the atmosphere by natural processes will take a few hundred thousand years (high confidence).”

  36. Hans Custers

    Voor het oceaan oppervlak is er wel degelijk een verzadiging,

    Nonsens, als de concentratie toeneemt, zoals dat nog steeds het geval is, verschuift ook het verzadigingspunt. Simpele elementaire fysica.

    Sorry, maar ik volg je redenering niet

    Lees dit blogstuk op And Then There’s Physics even. Misschien helpt dat. Zo niet, dan weet ik ook niet meer hoe we je verder kunnen helpen.

  37. Ferdinand Engelbeen

    Jos Hagelaars,

    Ik heb nergens gezegd of geïmpliceerd dat er volgens de modellen géén transport is tussen oceaan oppervlak en diepe oceanen. Wel heb ik meerdere malen benadrukt dat de alle modellen er van uitgaan dat het enige CO2 transport tussen atmosfeer en diepe oceanen via de “mixed layer” gaat, terwijl een van de belangrijkste opname en opwelling het grootste deel van het oceaan oppervlak passeert en niets te maken heeft met de bufferwerking c.q. verzadiging van het oppervlak.

    Dat staat niet in dat artikel van Feely, er staat dat de pCO2 varieert tussen 150 en 750 µatm:

    Er staat in het artikel ook waar die grootste verschillen zitten:
    https://www.pmel.noaa.gov/pubs/outstand/feel2331/maps.shtml
    Figuur 3 laat zien dat het grootste drukverschil op exact de plaats zit waar de THC (thermohaline circulation) in de diepte zinkt, inclusief (voor alle zinkplaatsen samen) ruim 40 GtC/jaar aan CO2.
    Dus wel degelijk een directe opname van CO2 uit de atmosfeer door de diepe oceanen.

    Sabine e.a. laat de gemeten distributie van “menselijke” CO2 in de oceanen zien:
    https://www.pmel.noaa.gov/pubs/outstand/sabi2683/sabi2683.shtml
    Daaruit blijkt dat de THC ongeveer een kwart van het menselijke CO2 stroom bevat in diepere regionen van de oceanen, 3/4 is verder van de polen, dus wel gevoeliger voor temperatuurverhoging en oplopende CO2 concentraties. De THC is dat echter niet, of nog (lang) niet…

    Als alle modellen dezelfde aannames maken, dan is er ook geen referentie te vinden die een andere aanname ondersteund. Het enige wat die alternatieve aanname kan ondersteunen is de waarnemingen. Die wijzen wel degelijk op een lineaire afname van de extra CO2 in de atmosfeer. Alleen zijn de verschillen met de modellen (nog) te klein om uitsluitsel te geven. Alles hangt af van vooral de snelheid waarmee de verschillende oceaanstromen die extra CO2 met de diepe oceanen mixen.

  38. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers:

    Nonsens, als de concentratie toeneemt, zoals dat nog steeds het geval is, verschuift ook het verzadigingspunt.

    Uiteraard is dat zo, maar wat je blijkbaar niet wil inzien is dat de verschuiving van het verzadigingspunt in het oceaanoppervlak nog steeds een klein gedeelte (rond 10%) van de totale verandering in de atmosfeer is.

    In het stuk van ATTP is dat zelfs netjes aangegeven:
    “Fig showing how the DIC (top)… …vary with atmospheric CO2 (pCO2)”.

    Dan zie je dat een CO2 verandering tussen 200 en 1000 ppmv een berekende DIC verandering geeft van 1950 naar 2200 μmol/kg
    Of een 500% toename van CO2 in de atmosfeer geeft slechts een 13% toename van CO2 en derivaten in het oceaan oppervlak… Lijkt me overigens redelijk onderschat, maar in elk geval is de zeer snelle opname van extra CO2 door het oceaan oppervlak van ondergeschikt belang in de totale CO2 opname.
    Dat is wat ik al de hele tijd beweer…

  39. G.J. Smeets

    Ferdinand Engelbeen,

    “Als een complex van vele afhankelijke en onafhankelijke systemen zich gedraagt als een simpel eerste orde systeem, dan zijn de dominante factoren waarschijnlijk een eerste orde systeem.”

    Tja, een complex van systemen (jouw woorden) is per definitie geen eerste orde systeem. Zie willekeurig handboek wetenschapstheorie.

    Je bijdragen hier zijn als die van een proces-ingenieur (meet- en regelkundige) die zich meet met de klimatologie (fysica].

  40. Hans Custers

    Ferdinand,

    Je blijft concentraties (massa per volume-eenheid) en hoeveelheden in een massabalans (totale massa op mondiale schaal) maar door elkaar gooien. Je zou toch ook moeten snappen dat een toename van 13% in de oceaan een veel grotere afname in de atmosfeer betekent, vanwege het grote verschil in massa? Het slaat helemaal nergens op om op basis van alleen die percentages iets te concluderen.

    Dat je dat wel doet is illustratief voor het grote aantal fouten dat je maakt. En dat het zo moeilijk is om je op die fouten te wijzen doet vermoeden dat je die fouten zal blijven herhalen. Ik laat het hierbij. Want ik heb ook nog andere dingen te doen.

  41. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Hier ben je wel degelijk fout: het zijn de concentraties die het belangrijkst zijn, de massa’s zijn pas tweede orde.
    Stel dat je flessen van 0,5, 1 en 1,5 l vult met spuitwater uit dezelfde batch. Als je die flessen schudt bij dezelfde temperatuur, dan meet je onder de draaistop exact dezelfde druk (met een zeer klein verschil, omdat de CO2 druk in de kleinste fles uit een kleiner volume vloeistof moet komen). Het is de CO2 druk in de vloeistof die bepaalt wat de druk in de atmosfeer wordt of omgekeerd, niet de massa.
    Bij een bepaalde temperatuur is de verhouding tussen de concentratie van een gas dat in de atmosfeer zit (= partiële druk) en wat in de vloeistof zit constant. Dat is de wet van Henry:
    https://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Henry
    Als die verhouding niet is gerespecteerd, dan gaat er een stroom van dat gas in de ene of andere richting die recht evenredig is met het drukverschil van dat gas in de atmosfeer en de vloeistof.
    Dan pas gaan de uitwisselingssnelheden en massa’s een rol spelen.

    Dus hoe groot de totale C massa in de oceanen is, is van minder belang, wel de concentraties van wat er opwelt en zinkt en de concentratie in de atmosfeer…

  42. Ferdinand Engelbeen

    G.J. Smeets,

    Als een complex van systemen zich gedraagt als een eerste orde systeem en de belangrijkste factoren zoals de oplosbaarheid in de oceanen (en plant alveolen) zijn eerste orde systemen, dan spelen de andere lineaire en niet-lineaire processen (voorlopig) geen rol van betekenis en mag je het hele systeem (voorlopig) benaderen als een eerste orde systeem…

    Een meet- en regelkundige in de proceschemie wordt wel verondersteld om een en ander te weten van fysica…

  43. @Ferdinand Engelbeen

    ” “Ik heb nergens gezegd of geïmpliceerd dat er volgens de modellen géén transport is tussen oceaan oppervlak en diepe oceanen.”

    Dan moet je toch andere woorden gebruiken dan je tot nu toe gedaan hebt. Je hebt het bijvoorbeeld over “complete isolatie” of “geïsoleerde diepe oceaan”:
    “Blijkbaar gaan alle modellen uit van een snelle reactie maar ook snelle verzadiging van het oceaan oppervlak én zeer belangrijk: een complete isolatie van de diepe oceanen met de atmosfeer en enkel uitwisseling tussen oppervlak en diepe oceanen.

    Dat wijst er op dat alle modellen zonder uitzondering uitgaan van een geïsoleerde diepe oceaan die enkel via het oceaan oppervlak CO2 uitwisselt met de atmosfeer.”

    ”Die wijzen wel degelijk op een lineaire afname van de extra CO2 in de atmosfeer.”

    In de huidige situatie is de airborne-fractie inderdaad bijna constant te noemen. Echter niet helemaal, de huidige cijfers van het Global Carbon Project laten een licht stijgende trend in deze airborne-fractie zien. De jaarlijkse fluctuatie is echter groot, de stijging is niet statistisch significant. Zie ook hoofdstuk 6.3.2.4 van IPCC AR5, waar men dit eveneens aangeeft.

    De sinkrate, de sink flux per eenheid extra CO2, vertoont een dalende trend. Zie Raupach et al. 2014, waar Bob je eerder op heeft gewezen:
    https://klimaatverandering.wordpress.com/2019/05/23/koolstof-in-beweging/#comment-37508
    Rapauch wijt dit mede aan niet-lineaire reacties van oceaanprocessen op de toegenomen CO2-concentraties. Let op het woord niet-lineair.

    Voor het totale plaatje betreffende de opname van CO2 na een koolstofpuls zie de IPCC-grafieken waar ik je nu al een paar keer op heb gewezen. En nogmaals, daar is de wetenschap vrij zeker van. Dat jij daar anders over denkt (zonder ook maar één referentie ter onderbouwing te geven) is irrelevant.
    IPCC AR5: “The removal of human-emitted CO2 from the atmosphere by natural processes will take a few hundred thousand years (high confidence).”

  44. Hans Custers

    Ferdinand,

    Ik heb helemaal nergens beweerd dat massa “belangrijker” zou zijn dan concentratie. Ik wijs je er alleen op dat het niet hetzelfde is. Ik constateer dat je totaal niet open staat voor wat we je duidelijk proberen te maken. Dan houdt het op.

  45. G.J. Smeets

    Ferdinand Engelbeen,
    Bob heeft je uitgelegd dat en waarom de netto CO2-flux naar de oceanen allerminst een eerste-orde kwestie is, waarop je reageert met “…je ziet het te ingewikkeld…” Jos en Hans hebben je vergeefs uitgelegd dat en waar je diverse denkfouten maakt. Ik heb je erop gewezen dat een complex van systemen (jouw woorden) per definitie geen eerste-orde systeem is hetgeen je negeert en
    je elementaire wetenschapstheoretische denkfout gewoon herhaalt.
    Tja, we hebben hier iets anders aan de hand dan een normale info-uitwisseling van, laten we zeggen, de eerste orde en die enkel op meta-niveau te begrijpen is: je speelt een spelletje waarvan je het motief zelf al expliciet opgaf aan Lieuwe Hamburg: dwarsliggen. Met een collectie beweringen en drogredeneringen. Zonder ook maar 1 inhoudelijk tegenargument op correcties die op je beweringen zijn gemaakt. Wat mij betreft houd ik het voor gezien.

  46. Ferdinand Engelbeen

    Jos Hagelaars,

    Mee eens dat er blijkbaar nogal wat spraakverwarring is en daar heb ik mijn steentje aan bijgedragen…

    Met “geïsoleerd” was het mijn bedoeling om er op te wijzen dat volgens de modellen er geen rechtstreeks contact is tussen de diepe oceanen en de atmosfeer. Dus alle uitwisseling tussen diepe oceanen en atmosfeer gebeurt via de “mixed layer”, de bovenste paar honderd meter van de oceaan waar de meeste gas uitwisselingen gebeuren en het meeste biologische leven plaatsgrijpt.
    Dat heeft als consequentie dat de CO2 uitwisseling deels zeer snel is, maar ook zeer snel verzadigd, direct gekoppeld aan de gemiddelde zeewater oppervlakte temperatuur.

    Op zijn minst 25% van de uitwisseling gebeurt echter rechtstreeks: vooral in de polaire wateren van de Atlantische Oceaan (omgekeerd de opwelling voor de kust van Peru/Chili), waar de temperatuur het hele jaar rond nul graden ligt en er een sterke menging is met de diepzee wateren. Daar is de oplosbaarheid van CO2 veel hoger dan het gemiddelde van het oceaan oppervlak en is er ook geen kans op verzadiging, nu niet, noch in de verre toekomst, zoals ook is gemeten met de uiterst lage p(CO2). Dat kan pas als de hele diepe oceaan in (dynamisch) evenwicht komt met de atmosfeer bij een ingangstemperatuur van nul graden. Gezien de massa verhoudingen is dat nog even: de totale emissies tot op heden zijn slechts 1% van de totale C massa in de diepe oceanen.

    Gezien alle modellen dezelfde basisaannames doen en voor zover ik kan zien geen enkel model rekening houdt met een rechtstreekse uitwisseling tussen atmosfeer en de diepzee via polaire wateren, ontbreekt er een vrij essentieel stuk in alle modellen en is het toekomstbeeld dat ze schetsen ook te betwijfelen, vooral de lange “staart” van wat er overblijf in de atmosfeer.
    ———————
    Iets klopt er niet in de berekening van ks in het aangehaalde werk van Raupach et al. Als de “zinkfactor”, dat is de verhouding tussen extra CO2 druk en netto opname werkelijk met een derde zou zijn afgenomen, dan zou mijn lineaire berekening (dus met een constante ks) van de toename van CO2 in de atmosfeer ook een derde te laag moeten liggen.
    Als je de gegevens van jaarlijkse emissies, toename in de atmosfeer en netto opname plot met lineaire regressie dan krijg je dit:

    Gezien de toename in de atmosfeer (boven het evenwicht) daarbij ook lichtjes kwadratisch is geeft dat een lineaire toename in de pCO2 druk en daardoor een lineaire toename in netto opname. Ook mijn grafieken van de cumulatieve emissies vs. de toename in de atmosfeer vertonen tot 2011 geen afwijking van de “airborne fraction”: 50-55%.

    Het enige mogelijke verschil is dat ik enkel rekening heb gehouden met de vrij goed gekende emissies van verbranding en cement productie, dus de gegevens van “land use change” niet heb meegenomen, omdat die veel te twijfelachtig zijn. Dat maakt enkel dat de CO2 opname in de biosfeer groter is dan gemeten, doordat ook de ontbossing wordt gecompenseerd.

  47. Ferdinand Engelbeen

    G.J. Smeets,

    Ik heb in mijn professionele leven nogal te maken gehad met chemische procesmodellen. Als er in die modellen één klein deeltje ontbreekt, omdat men die gegevens niet kent, dan kan zo’n proces compleet de mist ingaan (eigen ervaring)… Dat heeft me nogal kritisch gemaakt inzake modellen i.h.a. en klimaatmodellen in het bijzonder, waar zoveel zaken nog zo goed als onbekend zijn…

    Ik bespeur hier nogal een groot geloof in de CO2 afname modellen voor wat betreft de toename van CO2 door de mens in de atmosfeer boven het dynamisch evenwicht met het oceaan oppervlak.
    Die modellen zijn allemaal gebaseerd op een twee-traps verbinding tussen de atmosfeer en de diepe oceanen via de “mixed layer”. Dat is dus bewezen niet het geval: zo’n 40 GtC/jaar wordt rechtstreeks uitgewisseld tussen de diepe oceanen en de atmosfeer met als gevolg dat al minstens 25% van wat de mens als extra de atmosfeer heeft ingestuurd via die route de diepzee heeft bereikt.

    Dat is wel een essentieel punt in de hele C uitwisseling en de toekomstige snelheid van verdeling en uiteindelijke verdeling tussen de verschillende compartimenten. Toch even de modellen nakijken?

    Wat betreft de complexiteit van de processen: de twee belangrijkste afnames van CO2 in de atmosfeer: de oplosbaarheid van CO2 in zeewater en in de biosfeer zijn lineaire processen. Andere processen zijn al dan niet lineair, maar worden pas van belang als de eerste processen verzadigd zijn. Dus kan men het geheel (voorlopig) nog steeds als een simpel eerste orde proces beschouwen…

  48. Lennart van der Linde

    Beste Ferdinand Engelbeen,
    Als je dan zo overtuigd bent van je eigen gelijk, heb je het dan al eens opgeschreven ter publicatie in een peer-reviewed wetenschappelijk tijdschrift? Via peer-review kom je wellicht toch nog enkele onderzoeksfouten op het spoor, of de peers kunnen kennis nemen van je blijkbaar vrij nieuwe inzichten. Een win-win situatie.

  49. @Ferdinand Engelbeen

    …voor zover ik kan zien geen enkel model rekening houdt met een rechtstreekse uitwisseling tussen atmosfeer en de diepzee via polaire wateren
    Iets klopt er niet in de berekening van ks in het aangehaalde werk van Raupach et al.

    Je beweert van alles over modellen en wetenschappelijke studies, zoals dat “iets klopt er niet”. Referenties naar de literatuur om deze beweringen te onderbouwen ontbreken volledig, maar je plaatst hier wel veel tekst met een erg hoog “ik denk dat” gehalte. Ik ga hier mijn tijd niet meer aan verdoen.
    Je zou het advies van Lennart op kunnen volgen, succes daarmee alvast.

  50. Ferdinand Engelbeen

    Goed, gezien we toch niet doordringen in de ivoren torens, zullen we ons maar amuseren met leukere zaken.
    Ik ga dit overigens wel degelijk verder uitspitten, maar ik maak me geen illusies dat “peer review” net zo als jullie zal reageren.

    Overigens is een soortgelijke discussie ook al eens zo’n 20 jaar geleden gevoerd tussen Fortunat Joos, mede bedenker van het Bern model en anderen met Peter Dietze, ingenieur, op het forum van de lang geleden overleden John Daly:
    Het eerste model van Dietze:
    http://www.john-daly.com/carbon.htm
    Daarna uitgebreid gediscuteerd met anderen:
    https://www.john-daly.com/dietze/cmodcalc.htm
    Bij nalezen van Dietze’s antwoorden lijkt het dat die dezelfde redenering heeft gevolg als mezelf. Alleen zijn er nu meer dan 20 jaar meer aan data en de natuur volgt nog steeds een lineaire opname capaciteit van CO2 met de toegenomen CO2 druk…

  51. Hans Custers

    Zucht. Het maakt blijkbaar niet uit hoe vaak we Ferdinand vertellen dat er inderdaad een (vrijwel) lineair verband is tussen atmosferische CO2-concentratie en de opname door oceanen en biosfeer en dat dat helemaal in overeenstemming is met wat de wetenschap zegt. Hij blijft gewoon net doen alsof het nieuws is en bewijs voor zijn verzinsels.

  52. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Allereerst een excuus: blijkbaar was er ook weer een aardige begripsverwarring tussen ons: de opname van de atmosferische toename van CO2 in het oceaan is inderdaad slechts rond 10% van de toename in de atmosfeer, maar dat geldt enkel voor het oceaan oppervlak, niet voor de totale massa in de oceanen.
    Dat oppervlak bevat echter maar een deel van de C in de volle oceanen: ca. 900 GtC (pre-industrieel), zie de animatie door Rohde. De atmosfeer zit nu ook al op zo’n 865 GtC.

    Dat geeft dat een toename van 47% in de atmosfeer inderdaad slechts 5% toename geeft in het oceaan oppervlak als concentratie, maar als massa toename in het oppervlak is dat ca. 15% van de toename in de atmosfeer pre-industrieel tot heden. Het overige CO2 emissies verdwijnen (als massa, niet de originele molecules) in de diepe oceanen en vegetatie en de helft blijft tijdelijk in de atmosfeer.

  53. Ferdinand Engelbeen

    Als laatste bijdrage, een stukje stof tot nadenken voor iedereen hier:

    Hans Custers heeft gelijk dat het verschil tussen het Bern model en soortgelijke modellen en het lineaire model op dit ogenblik te klein is om al zeker te weten welk model beter de realiteit weergeeft.

    Er is echter een interessante case, waar de modellen in principe net zo goed op zouden werken als op een “normale” 12/13CO2 piek: de 14CO2 piek (rond 1965) van de bovengrondse nucleaire bom testen.
    14CO2 verdubbelde ongeveer in 1960 t.o.v. de natuurlijke “achtergrond” productie door kosmische straling. Dat werd in snel tempo lineair afgebouwd tot opnieuw de achtergrond, zelfs vandaag al iets lager omdat onze emissies geen 14CO2 meer bevatten en het 14CO2 niveau verder omlaag trekken:
    https://www.esrl.noaa.gov/gmd/outreach/isotopes/bombspike.html

    Uit die grafiek blijkt dat de reductie van de 14CO2 piek volledig lineair verloopt zonder enige vermindering als gevolg van verzadiging in de oceanen of vegetatie. Gezien 14CO2 dezelfde chemisch en fysische eigenschappen heeft als 12CO2 of 13CO2 (met enkel wat verschil in snelheid door het verschil in massa), moet de verdeling tussen de verschillende reservoirs ook op (nagenoeg) dezelfde wijze verlopen. Dus ook met een 40% restant van die piek dat na een eeuw in de atmosfeer overblijft.

    Ik heb niet zo’n mooie animatie als van Rohde, maar hier mijn visie met de gegevens van 1960 (eigenlijk 1965) op de hoogte van de bom piek, waarbij oceaan oppervlak en snelle vegetatie al in evenwicht zijn met de atmosfeer voor 14CO2 en voor het jaar 2000, wanneer het meeste van het extra 14CO2 al is verdwenen.
    Hier voor 1965:

    en voor 2000:

    Het is daarmee duidelijk dat het Bern model en soortgelijke modellen die geen rekening houden met een rechtstreekse uitwisseling tussen atmosfeer en diepe oceanen niet overeenstemmen met de realiteit…

  54. Hans Custers

    Het is daarmee duidelijk dat het Bern model en soortgelijke modellen die geen rekening houden met een rechtstreekse uitwisseling tussen atmosfeer en diepe oceanen niet overeenstemmen met de realiteit…

    Nee, Ferdinand, dat is grote onzin. Ze houden daar wel degelijk rekening mee. Wetenschappers die zich hiermee bezig houden zijn namelijk niet op hun achterhoofd gevallen.

    Het probleem is niet dat die wetenschappers niet snappen waar ze mee bezig zijn, maar dat jij fout op fout stapelt. In dat laatste voorbeeld zie je bijvoorbeeld weer eens over het hoofd dat we het over een dynamisch evenwicht hebben, waarin de netto-opname (ofwel: de verschuiving van het evenwicht) veel kleiner is dan de totale massastroom.

  55. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Het model dat Rohde laat zien heeft geen enkele rechtstreekse verbinding tussen de diepe oceanen en de atmosfeer. Alle C transfers gebeuren dus via de oppervlaktelaag dat zelf in snel dynamisch evenwicht is met de atmosfeer en net daardoor snel verzadigd is en waardoor verder een veel langzamer traject van afname laat zien omwille van de relatief geringe uitwisseling met de diepzee. Niet inzake de totale massa’s die circuleren, maar wel inzake massaverschillen tussen totale toevoer en afvoer, het zijn de verschillen die de zaak maken…

    Als je weet hebt van een model waar die uitwisseling anders is georganiseerd met een rechtstreekse uitwisseling tussen diepzee en atmosfeer, dan graag een referentie daarvan.

    Inzake dynamisch evenwicht zit het toch weer anders dan je denkt: Voor elke koolstof isotoop geldt dezelfde wet van Henry: een vaste verhouding tussen wat er in de atmosfeer zit en wat er in de vloeistof zit.

    Dus voor 100% 12CO2 in de atmosfeer is er bij evenwicht in verhouding even veel 12CO2 opgelost in (zee)water als dat het geval is voor 0,00041 bar CO2 (de huidige samenstelling) of voor 10^-12 bar 14CO2 partiële “druk”. Uiteraard zijn er in zeewater nog volgreacties, maar die veranderen niets aan die eerste verhouding.

    Inzake concentratie volgt voor 14CO2 hetzelfde als voor een 12CO2 piek: ca. 10% van de verandering in de atmosfeer. Gezien de totale massa C in de atmosfeer en het oceaan oppervlak vandaag ongeveer gelijk zijn rond 900 GtC, is dat voor 12/13CO2 in massa dus ook ca. 10% van de verandering in de atmosfeer. Voor 14CO2 zal dat ook in die orde liggen.

    Ik denk dat oceaanwetenschappers behoorlijk competente wetenschappers zijn en heb bewondering voor het werk van bij voorbeeld Feely e.a. die dat rapport over de CO2 opname/afgifte distributie over de oceanen hebben gemaakt door over 2 miljoen metingen te verzamelen en te verwerken…
    Ik heb minder vertrouwen in model ontwerpers, omdat in hun modellen soms te veel niet (goed) onderbouwde aannames zitten, samen met onder- en overschattingen van factoren, onbekende factoren die dus niet zijn meegenomen en al te dikwijls “groupthink”…

  56. Hans Custers

    Het model dat Rohde laat zien heeft geen enkele rechtstreekse verbinding tussen de diepe oceanen en de atmosfeer.

    Nee, natuurlijk niet. Er IS namelijk geen rechtstreekse verbinding tussen de diepe oceanen en de atmosfeer. De atmosfeer maakt alleen contact met het oceaanoppervlak. Uitwisseling tussen de diepte en de atmosfeer kan dus alleen plaatsvinden via het oppervlak. Het kan toch niet zo moeilijk zijn om dit soort elementaire logica te begrijpen?

  57. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Het ene oppervlak is het andere niet…

    Ca. 5% van het oceaan oppervlak zijn opwellingsplaatsen. Meestal gestuurd door wind, waardoor water vanuit de diepzee direct aan het oppervlak wordt getrokken, met alle mineralen en CO2 die dat bevat.
    https://nl.wikipedia.org/wiki/Opwelling_(oceanografie)
    Het omgekeerde gebeurt in ca. 5% van het oceaan oppervlak, waar CO2 direct uit de lucht wordt gemengd met diepzeewater en daarbij verder zinkt om zo’n 1000 jaar later weer op de opwelling plaatsen op te duiken.

    Die 5% op en 5% neer is waar CO2 uit atmosfeer en diepzee rechtstreeks worden uitgewisseld en hebben niets te maken met 90% van het oceaan oppervlak dat nauwelijks met de diepzee uitwisselt, maar wel heel snel in evenwicht is met de atmosfeer…

  58. Hans Custers

    Het oceaanoppervlak is het bovenste deel van de oceaan. Zo is het en niet anders. Niemand beweert dat het oceaanoppervlak overal hetzelfde is.

    En er vindt geen directe uitwisseling plaats tussen diepe oceaan en atmosfeer. Teleportatie bestaat niet in de natuur.

  59. lieuwe hamburg

    Type groupthink/ipcc en je komt meteen in de wonderlijke wereld van Ferdinand Engelbeen. Internet geeft dan meer dan 50.000 hits en je kunt vervolgens eindeloos reageren. Vandaag las ik toevallig iets over een vogel. :

    Aalscholvers vissen achter het net
    natuurdagboek 28 mei 2019
    KOOS DIJKSTERHUIS

    “Het bericht haalde de kranten dat aalscholvers dood moeten, dat er te veel van zijn, dat ze de vis wegkapen waardoor vissers failliet gaan. Dit nepnieuws wordt om de paar jaar rondgebazuind. Zoals sommigen vossen de schuld geven van het verdwijnen van weidevogels, geven anderen aalscholvers de schuld van het verdwijnen van vis. Dat is gemakkelijk te roepen, terwijl het weerspreken ervan jaren onderzoek vergt. Dat onderzoek kun je vervolgens afdoen als ook maar een mening.”

    Groupthink vind je vaak bij kleine geïsoleerde beroepsgroepen zoals bijvoorbeeld vissers. Klimaatwetenschappers liggen onder een wereldwijd vergrootglas en als Ferdinand een solide punt had, zou het allang wereldnieuws zijn.

  60. “Ik heb minder vertrouwen in model ontwerpers, omdat in hun modellen soms te veel niet (goed) onderbouwde aannames zitten, samen met onder- en overschattingen van factoren, onbekende factoren die dus niet zijn meegenomen en al te dikwijls “groupthink””

    Nou, Ferdinand, pas die gedachtengang eens toe op je eigen model en die van de anderen die dezelfde aannames maken/maakten. Het lijkt mij dat jij je eigen model schromelijk overschat, en nogal vastzit in de groupthink dat het allemaal niet zo erg kan zijn als de klimaatwetenschappers aangeven.

  61. Ferdinand Engelbeen

    Marco,

    Het laatste waar ik me door laat leiden is wat anderen denken, tenzij verifieerbaar op basis van wat de gegevens zeggen:
    – De “verdunning” van 13CO2 en 14CO2 in de atmosfeer wijst op een directe uitwisseling van CO2 tussen diepzee en atmosfeer.
    – De opnamecapaciteit voor CO2 is tot op heden recht evenredig met de extra CO2 boven het dynamisch evenwicht, zonder meetbare vertraging in de opname.
    – Het “model” dat ik gebruik is het meest simpele model dat er bestaat en het beschrijft de waarnemingen binnen alle foutenmarges en natuurlijke variabiliteit.

    Dus kan Ockham tevreden zijn…

    Verder welke klimaatmodellen? Een range van 1,5-4,5ºC voor 2xCO2 die in geen 30 jaar smaller is geworden is niet bepaald geruststellend voor de betrouwbaarheid van de modellen. Als je met zo’n tolerantie bruggen bouwt dan storten ze in, of je bouwt ze veel te sterk, dus veel te duur…

  62. Hans Custers

    De opnamecapaciteit voor CO2 is tot op heden recht evenredig met de extra CO2 boven het dynamisch evenwicht

    Hopla, de zoveelste keer dat je die open deur intrapt (al is de formulering tamelijk slordig). Suggererend dat dat niet algemeen bekend zou zijn, in strijd met wat de wetenschap zegt en een bevestiging van je verzinsels. Zoals je inmiddels meermaals is verteld. Het enige dat je hiermee aantoont is je desinteresse in wat anderen je duidelijke proberen te maken.

    Dus kan Ockham tevreden zijn

    Nee hoor, Ockham heeft nooit gezegd dat je moet oversimplificeren.

  63. Ferdinand, Dietze kreeg al het advies van Wrigley en Joos om eens de relevante literatuur te lezen, want de modellen zijn opgebouwd op basis van “first principles”: de kennis van de diverse processen. Jij gooit er gewoon een paar uit, die *juist* over lange tijdsperiodes een belangrijke rol spelen, en vervolgens kraai je dat *jij* het juist hebt, omdat jouw simplistische model op korte tijdschalen redelijk past.

    En als die 14C zo makkelijk uitwisselt met de diepe oceaan, dan mag je uitleggen waarom er zo’n duidelijke gradient te zien is in de 14C concentraties in de oceaan als functie van de diepte, met vaak een zeer scherpe gradiënt. Dat past niet met een directe uitwisseling.

    Urgh, wat word ik toch kriegel van mensen die in hun luie stoel denken het beter te weten dan de mensen die niet alleen honderden artikelen hebben gelezen, maar zelf metingen hebben verricht en in lange discussies hebben uitgevonden hoe de data het best kan worden geanalyseerd. Ideeën die ze vervolgens ook nog eens hebben moeten uitleggen aan andere Experts, etc. etc.

  64. Ferdinand Engelbeen

    Marco,

    Goed, ik kom uit de chemische processen die (gelukkig) wat sneller lopen dan sommige processen in de natuur, dus daarom ben ik mogelijk te snel in mijn conclusies.
    Echter, als een proces een bepaald model niet volgt, dan klopt er iets niet in het model.
    De afbouw van de 14CO2 piek van de bom testen gaat gewoon lineair naar nul, terwijl volgens de fysica van het oceaan oppervlak slechts 10% wordt geabsorbeerd tot aan het evenwicht en de rest trager wordt geabsorbeerd door de diepe oceanen en vegetatie volgens het Bern model en andere soortgelijke modellen. Als die modellen kloppen, dan had dus nu, na 60 jaar, nog ca. de helft van de 14CO2 piek in de atmosfeer moeten zitten.
    Zie de afname van een CO2 piek van 100 GtC volgens de modellen zoals het IPCC en Fortunat Joos et al. in multi-model runs hebben aangegeven.

    Een 14CO2 piek volgt in principe dezelfde paden met dezelfde fysieke en chemische reacties als een 12/13CO2 piek, alleen met een lichte verschuiving in snelheden door het hogere mol gewicht.
    Wat betreft de verdeling van 14CO2 in de oceanen: dat bewijst net mijn stelling: voor het grootste deel van het oppervlak is er relatief weinig uitwisseling tussen de “mixed layer” en de diepzee. Alleen in de Noord-Atlantische Oceaan gaat 14CO2 behoorlijk snel en diep de diepte in en dat bevat al 25% van alle extra 14CO2, voor zover nog te meten. De dieptestromen die de directe verbinding maken met de atmosfeer doen er zo’n 1000 jaar over om de andere kant van de aarde te bereiken, dus in 60 jaar zijn die nog niet zo ver gevorderd…

    Uiteraard, als er zaken zijn die mijn stelling tegenspreken… Ik heb geen enkel probleem om mijn mening te herzien als de feiten anders liggen dan ik dacht. Echter: modellen zijn geen feiten…

  65. Hans Custers

    Ferdinand,

    Je ziet een punt over het hoofd waar ik je eerder al op wees: het verschil tussen bruto-uitwisseling tussen oceaan en atmosfeer enerzijds en netto-opname anderzijds. Hoe snel de 14C piek uit de atmosfeer wordt opgenomen wordt bepaald door hoeveel CO2 die wordt opgenomen vanuit de atmosfeer, maar tegenover die opname staat een vrijwel even grote stroom vanuit de oceaan naar de atmosfeer.

    Dat 14C zou (vrijwel) net zo snel door de oceaan worden opgenomen als de CO2 concentratie in de atmosfeer helemaal niet zou stijgen, of zelfs wat zou dalen. Want dan is er nog steeds een uitwisseling tussen atmosfeer en oceaan.

    Hoe snel de atmosferische concentratie daalt hangt van van de netto-opname: het verschil tussen wat er bruto in en uit de oceaan gaat. Dat verschil is klein t.o.v. de totale stroom. De snelheid waarmee 14C wordt opgenomen zegt niets over dat verschil.

  66. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Ik heb totaal geen moeite met die begrippen en reageer net zoals jij als sommige sceptici afkomen met “de menselijke emissies zijn maar 6% van de natuurlijke, dus slechts 6% van de toename is door de mens”. Dat is een even foute redenering als wat jij verkeerdelijk aan mij toeschrijft, omdat de natuur inderdaad rond 94% van de emissies geeft maar de opname door de natuur is wel 97% in massa. Dus blijft er 3% in de atmosfeer over die (bijna) volledig door de mens is veroorzaakt.
    Ook temperatuur is van belang en sommige sceptici beweren dat de temperatuurverhoging de oorzaak is van de toename van CO2 in de atmosfeer. Hier wat er gebeurt als het evenwicht tussen diepe oceanen en atmosfeer verandert als het oceaanoppervlak met 1 graad opwarmt:

    Dat geeft uiteindelijk exact dezelfde toename (ongeveer 16 ppmv/K) in CO2 in de atmosfeer voor de hele dynamiek van de oceanen als voor een statisch monster voor dezelfde temperatuurverhoging. Dus temperatuur is niet de oorzaak van de 110 ppmv toename in de atmosfeer, enkel voor een gering deel er van.

    Omgekeerd zal een drukverhoging in de atmosfeer het evenwicht tussen afgifte en opname van CO2 door de diepzee verstoren: de afgifte in de warme tropen waar de belangrijkste opwelling plaatsgrijpt wordt minder. omdat het partiële drukverschil van CO2 tussen het water (ca. 750 μatm) en atmosfeer (ca. 410 μatm) kleiner wordt als de druk in de atmosfeer stijgt. Omgekeerd gaat er meer CO2 in de zinkplaatsen, omdat het drukverschil tussen atmosfeer en de koude wateren (ca. 150 μatm) stijgt.
    Gezien beide CO2 stromen recht evenredig zijn met de drukverschillen is ook de netto opname van CO2 recht evenredig met de toename van de druk in de atmosfeer boven het dynamische evenwicht.

    Dat geldt even goed voor de grote massa 12/13CO2 als voor de minieme “massa” 14CO2: ieder evenwicht is voor de individuele isotopen ongeveer gelijk. Punt is dat voor 13CO2 en 14CO2 wat er in de diepe oceaan gaat de isotopische samenstelling is van vandaag (gewijzigd door de mens), maar wat er uit de oceanen opwelt de isotopische samenstelling is van honderden jaren geleden, dus lang voor het massale gebruik van fossiele brandstoffen en atoombom testen. Dat maakt dat de 14CO2 piek veel sneller werd afgebouwd dan de 12/13CO2 piek vandaag en dat de afname in 13/12C door het gebruik van fossiele brandstoffen wordt afgeremd door de uitwisseling met de diepzee, rijker aan 13C.

    Als de uitwisseling enkel via het oceaan oppervlak was, dan was er al lang verzadiging bereikt en zou de 14CO2 afname nu nog steeds rond 50% van de 1965 piek zitten.

  67. “Als die modellen kloppen, dan had dus nu, na 60 jaar, nog ca. de helft van de 14CO2 piek in de atmosfeer moeten zitten.”

    Ik hoop dat je hebt meegenomen dat we nogal wat 12C aan de atmosfeer aan het toevoegen zijn. Dat is op het moment de belangrijkste factor voor de verdunning van de 14C (de delta 14C tussen atmosfeer en oceaan is nu te klein daarvoor).

  68. Ferdinand Engelbeen

    Marco,

    De nul 14C van de fossiele brandstoffen (van 2,6 GtC/jaar in 1960 tot 9 GtC/jaar vandaag) plus de toename van 12/13CO2 helpt uiteraard om 14C in de atmosfeer zelfs onder die van het verleden te krijgen, maar dat is maar een deel van de afbouwcurve van de 1965 piek. De rest is door de 40 GtC/jaar directe uitwisseling tussen atmosfeer en diepe oceanen die bij opwelling ca. 45% van de 1965 piek aan 14C bevatten.
    Dat is te zien in de twee overzichten van de 14C “kringloop” voor 1965 en 2000 die ik hierboven heb doorgestuurd…

  69. lieuwe hamburg

    @Marco,
    Bedankt voor die link, zal best een lang zoektochtje geweest zijn. Ik kwam niet verder dan: https://youtu.be/8R4YavfQ7jk

  70. Ferdinand Engelbeen

    Marco,

    Bedankt voor de link! Zeer interessant artikel voor een groot deel gebouwd op waarnemingen… Wel een stevige boterham om door te nemen en te verwerken…

    Een paar opmerkingen:
    – In 1992, de start van het onderzoek, was al bijna 90% van de piek verdwenen, deels in vegetatie, deels in het oceaan oppervlak, maar een groot deel al in de diepere oceanen:
    https://www.esrl.noaa.gov/gmd/outreach/isotopes/bombspike.html
    Naarmate er meer 14C de diepe oceanen bereikt wordt ook een deel teruggehaald uit vegetatie (verrotting) en weggehaald uit het oceaan oppervlak.

    – De plotse daling van 14C in 2000 is deels te verklaren door meer wind en daardoor ook meer uitwisseling met de diepe oceanen, maar in 2000 was er ook een krachtige La Niña die aardig wat extra diep oceaanwater laat opwellen voor de kusten van Peru en Chili. Dat is dan vooral in de tropen en het ZH, maar ook de δ13C daling laten een dip in 1998 (El Niño) en een afvlakken in 2000 zien in zowat alle stations:

    Overigens laten de trends in het NH zoals BRW (Barrow) of ALT (Alert) veel meer variabiliteit zien dan op hoogte (MLO, Mauna Loa) of in het ZH (SMO – American Samoa en SPO – Zuidpool). Het La Jolla meetstation zit op een pier in de buurt van San Diego (als ik me niet vergis…), dus aan het oppervlak in het NH.

    – Een nogal cryptisch zinnetje:
    [22] Cosmogenic production was simulated to occur at an average rate of 2.16 ⋅ 1026 atoms yr1, which is 35–40% lower than the rate estimated by Lal [1992] and Masarik and Beer [2009]. The total production rate was reduced from Lal [1992] and Masarik and Beer [2009] in order to match the pre-bomb global 14C inventory simulated by our oceanic and biospheric models.
    De meetgegevens aanpassen om het model te laten kloppen? Nu is de natuurlijke 14C productie niet echt enorm, maar 35-40% minder is niet niks. Dat zou er op kunnen wijzen dat de opname in de (diepe) oceanen een stuk groter is dan men in het model aanneemt…

    – In verhouding tot de CO2 stromen wordt op het einde van de afname zowel de afgifte uit vegetatie en oceaan oppervlak (afremmend) als de fossiele emissies (versnellend) belangrijker.
    Volgens het model hebben de fossiele emissies nu een groter effect dan de afname door de extra 14CO2 druk, wat mogelijk is, maar hun grafieken in Fig. 4 laten zien dat de afname door beide factoren nogal is onderschat, zeker als je daarbij een hogere cosmogene productie bijtelt. Gezien de bijdrage van fossiele brandstoffen redelijk is gekend en dus de 14C reductie redelijk nauwkeurig te berekenen is, is de extra reductie terug te voeren naar een onderschatting van de diepzee opname in het model.

    – Verder krijg ik de kriebels van het aantal “regelknoppen” waarmee je het sommetje kan laten kloppen: zie items [28 en [29] waarmee je met zowat alles kan schuiven, waardoor het geheel altijd klopt, alleen is het dan de vraag wat zo’n model dan nog waard is…

    – Tot slot, men gaat uit van een 43-box model voor de oceanen. Jammer genoeg staat nergens een schema van die 43 “boxen” en hoe die verbonden zijn. Zijn dat 43 horizontale lagen die homogeen worden verondersteld met onderlinge uitwisselingen of zitten daar ook “verticale” boxen in?
    In de verdere beschrijvingen heeft men het over “globally averaged piston velocity” en “that allowed the simulated average oceanic
    depth profile of natural 14C” en de “mixed layer” als (enige?) directe uitwisseling met de atmosfeer… Dat lijken dus 43 homogeen gemixte lagen…

  71. Ferdinand Engelbeen

    lieuwe hamburg,

    Ik heb al aardig wat correspondentie met Gavin Cawley achter de rug, en voor het grootste deel hebben we dezelfde ideeën, alleen verschillen we van mening over die lange staart van de “adjustment time”. Ik kreeg overigens een eervolle vermelding van hem op de website van SkepticalScience:
    https://skepticalscience.com/dodgy_diagrams_1_residence_time.html
    en
    https://skepticalscience.com/essenhigh_rebuttal.html

  72. Hans Custers

    Ferdinand,

    Verder krijg ik de kriebels van het aantal “regelknoppen” waarmee je het sommetje kan laten kloppen: zie items [28 en [29] waarmee je met zowat alles kan schuiven, waardoor het geheel altijd klopt, alleen is het dan de vraag wat zo’n model dan nog waard is.

    Ik zou zeggen dat een model dat de complexiteit die er in werkelijkheid is zo goed mogelijk probeert te benaderen veel meer waarde heeft dan een model dat die complexiteit volledig negeert. Al die parameters in het complexe model kunnen immers steeds weer vergeleken worden met wat er bekend is uit waarnemingen, wat vervolgens weer gebruikt kan worden om het model te verbeteren. Bovendien levert het een duidelijker beeld op van waar het model overeenstemt met de werkelijkheid en (minstens zo belangrijk) van waar de wetenschappelijke onzekerheden zitten. Met een (aantoonbaar) te eenvoudig model lukt dat allemaal niet.

    Ik vond nog een kort artikel dat een aardig beeld geeft van de complexiteit van de materie.

  73. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Hangt er van af of die complexiteit werkelijk bijdraagt tot een betere kennis van de werkelijkheid…
    Neem nu klimaatmodellen: de eenvoudigste vorm is een energiebalans model (EBM), dat de verschillende actoren maal hun effect optelt en het resultaat in de oceaan stopt wat een temperatuurverhoging geeft.
    Kaufmann en Stern hebben een aantal complexe klimaatmodellen vergeleken met zo’n simpel model inzake performance over de afgelopen eeuw en kwamen tot de vaststelling dat het simpele model in meerdere gevallen beter presteerde…
    http://www.economics.rpi.edu/workingpapers/rpi0411.pdf

    Neem nu twee zaken die elkaars tegenpolen zijn: de effectiviteit van opwarmend CO2 en van koelende (SO2) aerosolen: Als je veel gewicht aan SO2 geeft, dan moet je dat ook doen aan CO2, anders kan je het verloop over vorige eeuw niet verklaren en omgekeerd. Alleen al met die twee “regelknoppen” kan je de toekomstige opwarming verdubbelen of halveren, terwijl ze het verleden even goed reproduceren:
    http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/oxford.html

    Dus een complexer model is nog lang geen garantie op een betere kennis van de realiteit en/of een betere performance.

    Ik ben mij zeer bewust van de complexiteit in de echte wereld, maar aan de andere kant stel ik vast dat een simpel model wél de werkelijkheid weergeeft van het eindresultaat, ongeacht wat er zich onderweg afspeelde in vele afhankelijke en onafhankelijke, lineaire en niet-lineaire processen.
    Terwijl een complex model dat niet doet: het moet 35-40% van de natuurlijke 14C productie weglaten, anders slaat het model op hol. Er is dan iets fundamenteels mis in dat model, dus ook met de verdere resultaten. Die kan men dan wel “tunen” tot ze kloppen met de werkelijkheid, maar er is geen enkele garantie dat ze dat doen omwille van de juiste oorzaken en processen…

  74. Hans Custers

    Ferdinand,

    Dat sommige eenvoudige modellen (achteraf) beter overeenstemmen met sommige waarnemingen dan sommige complexe modellen verbaast me niet. En dat was mijn punt ook helemaal niet.

    Ik denk dat we hier op een verschil zijn gestuit tussen (fundamenteel) wetenschappelijk onderzoek en engineering. Een engineering-model is goed als de uitkomst klopt. Want dan is het te gebruiken bij het maken van een ontwerp.

    In het wetenschappelijk onderzoek helpt het model bij het ontwikkelen van kennis. Wetenschappers zijn niet geïnteresseerd in zomaar wat “draaien aan regelknoppen” om een zo goed mogelijke uitkomst te krijgen, zoals jij suggereert. Waarschijnlijk zijn ze zelfs meer geïnteresseerd in de verschillen tussen waarnemingen en modelresultaten dan in overeenkomsten, omdat daar nieuwe kennis te vinden is.

    Er zijn een hele hoop manieren te verzinnen om een complex systeem eenvoudig te modelleren. Dat een paar van die manieren een resultaat opleveren dat redelijk overeenstemt met waarnemingen is dan logisch. En het zegt nog helemaal niet dat die modellen dan ook een goed inzicht geven in de echte werking van het systeem en in mogelijke toekomstige ontwikkelingen. Daarvoor zul je toch echt zo veel mogelijk details mee moeten nemen. (Al kan het natuurlijk altijd gebeuren dat je achteraf concludeert dat sommige details buiten beschouwing kunnen worden gelaten. Maar dat weet je pas als je het hebt onderzocht.)

    Dat je een complex systeem het beste kunt begrijpen en voorspellen door het zo veel mogelijk te versimpelen lijkt me een onwetenschappelijk uitgangspunt.

  75. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,
    Kleine correctie: een engineering model is goed als het klopt om de juiste reden
    Ook daar loopt het dus mis als men aannames maakt die in eerste instantie lijken te kloppen, maar bij een volgende batch de mist ingaan…

    Als ik een vergelijking mag maken: men kan de CO2 toename in de atmosfeer het best begrijpen door alle deelstromen over de hele wereld te meten. Dat gebeurt o.m. met “tall towers” die CO2 meten op land op verschillende hoogtes en de windsnelheid horizontaal en verticaal. Dat geeft de in/out flux van CO2 over land. Idem op zee, op basis van pCO2 metingen en windsnelheid, enz. wat Feely et al. hebben gedaan.
    Anderzijds kan je een relatief nauwkeurige inventaris maken van het gebruik van fossiele brandstoffen en de bijbehorende CO2 uitstoot aan een kant en nauwkeurige CO2 metingen in de lucht. Zet die twee tegen mekaar uit en je hebt een véél nauwkeuriger beeld van de netto opname door de natuur dan dat je alle deelstromen meet…
    Wat niet wil zeggen dat je de deelstromen niet moet bekijken om een beter inzicht te krijgen in wat de natuur doet…

    Idem voor de CO2-absorptie in de oceanen, ik heb de indruk dat mijn 2-box “model” met uitwisseling tussen diepe oceanen en atmosfeer separaat van de uitwisseling tussen oceaan oppervlak en atmosfeer ook voor de opname van 14C beter klopt dan voor het 43-lagen model van Graven et al., gezien die zijn toevlucht moet nemen tot het verminderen van de cosmogene toevoer.
    Als men voor de 14C piek afname ook het Bern model als basis neemt dan blijft er na zo’n 500 jaar (de basis voor de 14C background simulatie door Graven et al.) nog steeds zo’n 30% over van de wat origineel in de atmosfeer werd geproduceerd door kosmische straling, dus dat accumuleert verder samen met wat er continu wordt geproduceerd, waardoor het model de mist ingaat.
    Hier de distributie als je uitgaat van de “normale” productie van 14C in 1850: vrijwel evenveel van wat wordt geproduceerd valt radioactief uiteen onderweg tussen opname en opwelling van de diepzee in de 1000 jaar dat zoiets duurt:

  76. Hans Custers

    Idem voor de CO2-absorptie in de oceanen, ik heb de indruk dat mijn 2-box “model” met uitwisseling tussen diepe oceanen en atmosfeer separaat van de uitwisseling tussen oceaan oppervlak en atmosfeer ook voor de opname van 14C beter klopt

    Nee, een model waarin CO2-moleculen in een keer van de atmosfeer naar de diepe oceaan worden geteleporteerd is wetenschappelijk gezien niet best, omdat het je iets aanneemt dat in werkelijkheid onmogelijk is. Koolstof slaat onderweg van de atmosfeer naar de diepte niet een stuk oceaan over.

    Hier is iets anders aan de hand. Er is, dat is algemeen bekend, een (vrijwel) lineair verband tussen cumulatieve emissies enerzijds en opname door oceanen en biosfeer anderzijds. Dat lineaire verband maakt curve-fitting wel heel erg makkelijk. Er is niet eens een curve, er is alleen maar een rechte lijn. Het is dan dus ook heel makkelijk om een of ander simpel fysisch model te vinden dat “klopt”. Er zijn vast wel meer mogelijkheden te verzinnen om het complexe geheel met tal van uitwisselingen met verschillende snelheden en evenwichten te versimpelen tot een vergelijking met één onbekende die je dan op kan lossen. Ik vermoed zelfs (maar ik ga er verder geen tijd in steken) dat je ook een kloppend eenvoudig model zou kunnen maken dat tot de conclusie leidt dat een eenmaal verhoogde CO2-concentratie nooit meer zal dalen. Dat lineaire verband zou je immers ook kunnen interpreteren als een snel en volledig evenwicht tussen atmosfeer en andere reservoirs. Fysisch onzin, maar hoogstwaarschijnlijk krijg je de berekening wel kloppend.

    Je beweert nu wat over wat “het Bern model” (alsof de hele wetenschap op dat ene model is gebaseerd, terwijl je al herhaaldelijk is verteld dat dat niet zo is) op zou leveren voor die 14C piek, zonder daar een referentie bij te geven. Vooralsnog lijkt het er vooral op dat dat alleen de uitkomst is van het Bern-model zoals dat in jouw verbeelding bestaat. Werkelijke modellen, waarmee werkelijke berekeningen worden uitgevoerd blijken het werkelijke verloop nu juist adequaat te kunnen verklaren. Zonder koolstof-teleportatie.

  77. Aannemen dat gemiddelde co2 ppm rond de evenaar gelijk is aan midden Antarctica is foutief. Het plakken van historische ice core proxies op spectrum meting rond de evenaar is dan ook foutief en misleiding.

    http://www.iup.uni-bremen.de/sciamachy/NIR_NADIR_WFM_DOAS/wfmd_image_gallery_co2.html

  78. Leg eens uit waarom het misleiding is, MP? Want die aanname levert een fout op van hoogstens een paar ppm wat betreft de concentratie in de bulk van de atmosfeer.

  79. Bob Brand

    Waar MP waarschijnlijk op doelt is het (geringe) verschil in CO2-concentratie rond de evenaar en op het zuidelijk halfrond op Antarctica.

    Weliswaar is CO2 een ‘well-mixed greenhouse gas’ maar de laatstgenoemde concentratie ligt structureel enkele ppm’s lager dan rond de evenaar (en ter plaatse van Mauna Loa, waar de Keeling CO2-curve wordt gemeten). Je ziet dat onder meer in de welbekende ‘pumphandle’, waar de jaarlijkse variatie en langjarige verandering van deze concentratie in beeld gebracht wordt:

    In de animatie zie je hoe de variatie, en de langjarige ontwikkeling, van de CO2-concentratie afhangt van de breedtegraad.

    Maakt dit (veel) verschil voor de conclusies? Welnee.

    Op het noordelijk halfrond varieert de concentratie het meest, over de seizoenen. Dit komt door de veel grotere landmassa op het noordelijk halfrond met de jaarlijkse koolstof-assimilatie (groei van planten in lente en zomer) en het weer vrijkomen van dit koolstof (de dissimilatie) in herfst en winter.

    De concentratie nabij Antarctica volgt echter de langjarige gemiddelde verandering, hooguit enkele ppm’s lager dan bij de evenaar.

    Het onderzoek in ijskernen relateert de VERANDERING (de delta) in de CO2-concentratie in ijskernen aan de (lokale en mondiale) temperatuurs-verandering. Het gaat om het langjarige verschil (!) in de concentratie, meer dan om de absolute waarde ervan.

  80. Ferdinand Engelbeen

    MP,

    Het verschil in jaargemiddelde CO2 waarde in het ZH en het NH is slechts een paar ppmv en wordt voornamelijk veroorzaakt doordat de emissies door fossiele brandstoffen voor 90% in het NH gebeuren. Reden waarom de toename over de afgelopen jaren ook iets verder uit mekaar loopt. Hier voor Mauna Loa en de Zuidpool 19602011:

    voor 1850 waren er geen of nauwelijks menselijke emissies en was het verschil dus nog veel kleiner en bovendien over minstens tien tot meerdere honderden jaren gemiddeld in de ijskernen.

  81. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Er is een enorm verschil tussen de gemiddelde absorptie van het extra CO2 in de bulk (90%) van het oceaan oppervlak en de CO2 absorptie in de 5% plaatsen waar het koude oceaanwater direct in de diepzee zinkt.

    Het gemiddelde CO2 drukverschil tussen atmosfeer en oceaanoppervlak is amper 7 μatm. Op de zinkplaatsen is dat 260 μatm, Dat betekent dat er op de zinkplaatsen per m2 minstens zo’n kleine 40 keer meer CO2 wordt geabsorbeerd (+ hogere windsnelheden rond de polen) dan gemiddeld en bovendien ook direct van het oppervlak in de diepte wordt gedreven.
    https://www.pmel.noaa.gov/pubs/outstand/feel2331/exchange.shtml
    Zoals ik al ergens heb aangegeven: het ene oppervlak is het andere niet…

    Het punt is dat voor ca. 90% van het oceaan oppervlak de uitwisseling met de diepzee zeer beperkt is en dan nog voornamelijk door het bio-leven.

    Als ik het goed heb begrepen gaan de meeste modellen uit van homogene lagen met gemiddelden per laag, ik gebruik het Bern model enkel als voorbeeld, omdat daar de formules van bekend zijn, maar andere modellen vertrekken van soortgelijke aannames.
    Dat klopt dus voor 90% van het oceaan oppervlak, maar niet voor de 5% zinkplaatsen en 5% opwellingsplaatsen. Beiden zijn rechtstreekse verbindingen tussen de atmosfeer en de diepzee en hebben noch fysiek, noch qua samenstelling veel te maken met de overige 90% van het oppervlak.

    Uit de veranderingen in de 13C/12C verhouding en de afbouw van de 14C bom curve kan men afleiden dan er ca. 40 GtC directe uitwisseling is tussen atmosfeer en diepzee. Dat is dus altijd via “een” oppervlak (10%), maar niet via 90% van “het” oppervlak… Dat is gebaseerd op waarnemingen en geen “curve fitting” om een zo eenvoudig mogelijk model te krijgen.

    In principe geldt het Bern model en soortgelijke modellen net zo goed voor een 14C verdubbeling, een “piek” van 10^-12 gram/mol of wat dan ook, als voor een 100 GtC 12/13CO2 piek. De fysica is voor alle isotopen van C gelijk, met alleen wat verschillen in snelheid van uitwisseling door het hogere molgewicht. Dat betekent dat voor alle modellen zoals beschreven in de IPCC AR5 grafieken er na 500 jaar nog steeds 20-40% van de oorspronkelijke 14CO2 piek in de atmosfeer zou zitten, minus de “verdunning” door de 14C-vrije fossiele emissies na 1850.
    Daar liep het Graven et al. model in het pre-industriële tijdperk al op vast, omdat dat uitgaat van een homogene oppervlaktelaag die snel (3-4 jaar) in evenwicht is met de atmosfeer, maar slechts 10% van de verandering in de atmosfeer bevat. Dat moet dan (trager) uitwisselen met de volgende oceaanlaag, enz… Niet alleen geeft dat extra vertraging, ook de bufferwerking van de toplaag geeft minder concentratieverschil (factor 10) dan een rechtstreekse uitwisseling met de atmosfeer.

    Als een model niet klopt met de waarnemingen, dan moet men het model aanpassen, niet de waarnemingen…

  82. Hans Custers

    Ferdinand,

    Dat in het koude water in de poolgebieden (dus ook bij zinkplaatsen) veel CO2 wordt opgenomen weet ik. Alleen: dat is al duizenden jaren zo. Zonder dat het voor een daling van de CO2-concentratie zorgde. Omdat er in de tropen, waar water uit de diepte naar boven komt, net zo veel CO2 werd afgegeven.

    Dat zegt allemaal nog helemaal niks over de netto-opname van nu en de toekomst. Om daar iets over te kunnen zeggen zul je gedetailleerd moeten kijken naar de gevolgen van de toegenomen atmosferische concentratie en de stijgende temperatuur van het oceaanoppervlak op uitwisseling aan het oppervlak (ook in de poolgebieden vindt die uitwisseling namelijk gewoon aan het oppervlak plaats). Waarbij de relatief sterke opwarming van het noordpoolgebied bijvoorbeeld nog wel eens een factor zou kunnen zijn.

    Het leidt onherroepelijk tot de conclusie: dit is geen eerste-ordesysteem.

  83. Bob Brand

    Beste Ferdinand Engelbeen,

    Je schreef hierboven: “Als men voor de 14C piek afname ook het Bern model als basis neemt dan blijft er na zo’n 500 jaar (de basis voor de 14C background simulatie door Graven et al.) nog steeds zo’n 30% over van de wat origineel in de atmosfeer werd geproduceerd door kosmische straling …

    Deze 14C piek kwam door de bovengrondse kernproeven in de jaren ’50 t/m ’70, niet door kosmische straling.

    Ik weet dat er op sites als ‘tallbloke’ en dergelijke veel ingewikkelde heisa gemaakt wordt over zogenaamde verschillen tussen het Bern model en de gemeten afname van 14C. Overtuigend is dat niet. Het lijkt vooral als doel te hebben om de lezer in verwarring te brengen door – dikwijls tegenstrijdige en inconsistente – beweringen.

    … gaan de meeste modellen uit van homogene lagen met gemiddelden per laag, ik gebruik het Bern model enkel als voorbeeld, omdat daar de formules van bekend zijn, maar andere modellen vertrekken van soortgelijke aannames. Dat klopt dus voor 90% van het oceaan oppervlak, maar niet voor de 5% zinkplaatsen en 5% opwellingsplaatsen.

    Dat is nou juist een argument TEGEN het gebruik van simplistische eerste-orde modellen of 2-box/3-box models met dan slechts twee tau’s en dergelijke. Het is in elk geval niet zo dat het Bern model de opname in de oceaan als een ‘single stage’ zou modelleren. Dat zie je al in de animatie van Robert Rohde.

    Het nieuwe open-source BernSCM gebruikt een hele reeks aan ‘sinks’ (MS1 … MSn) met elk afzonderlijk een eigen tijdconstante. Zo kan je ook afzonderlijk het effect van de 5% zinkplaatsen en 5% opwellingsplaatsen modelleren:

    Zie Strassman 2018 – The Bern Simple Climate Model (BernSCM) v1.0: an extensible and fully documented open-source re-implementation of the Bern reduced-form model for global carbon cycle–climate simulations

  84. Bob Brand

    Nog zoiets – het bovenstaande draadje bevat nogal wat onjuiste aannames en tegenstrijdigheden – is deze aanname:

    Tot slot, men gaat uit van een 43-box model voor de oceanen. Jammer genoeg staat nergens een schema van die 43 “boxen” en hoe die verbonden zijn. Zijn dat 43 horizontale lagen die homogeen worden verondersteld …

    Nee, dat is niet juist. Het paper van Oeschger uit 1975 is gewoon te downloaden, hier:

    https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.3402/tellusa.v27i2.9900?needAccess=true

    Daar staat onder meer:

    Een pagina eerder staat uitgelegd dat er in dit model een ‘mixed layer’ is en dan de 37 + 5 lagen voor de Deep Sea. Een element daarvan is dat de turbulente menging tussen de 37 + 5 lagen geen 37 + 5 vrije parameters introduceert, maar:

    It is evident that the subdivision of the ocean into 43 boxes does not introduce 43 free parameters; eq. (16) relates all exchange coefficients between the individual ocean boxes to the eddy diffusion constant K.

    Van Graven is er overigens ook een iets nieuwer paper, specifiek over de 14C piek, dan dat hierboven genoemd werd:

    https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2012JC008074

  85. Dank Bob voor artikel Strassman & Joos 2018. Eén jaar oud!
    En wat een genot om de duidelijkheid! Dit, daar vandaan, zo uitgewerkt met deze onzekerheid. En resultaat kan door collega wetenschappers worden beoordeeld!
    Bern-model is uitbreidbaar. Hier zijn de gereedschappen. DIY 🤔
    Mooi!

  86. G.J. Smeets

    Hans, Bob
    Ik zie dat jullie opponent Engelbeen allerlei uit de kast blijft halen en manmoedig beargumenteren om zijn initiële en defecte positie (‘netto flux CO2 -> oceanen is eerste-orde proces’) te verdedigen. Twee opmerkingen Pro Memorie vanuit de epistemologische skybox 😅

    – retorisch c.q. debat-technisch gezien is de werkwijze van jullie opponent een mooie illustratie van de ‘Motte and Bailey’ drogredenering. Dat is de communicatieve manoeuvre waarin enigszins verdedigbare argumenten worden aangesleept teneinde een onverdedigbare positie nog overeind te houden.
    – Die positie is in dit geval ‘eerste-orde proces.’ Wat het motief is om die wetenschappelijk gezien *defecte* positie te propageren laat zich gemakkelijk raden: het loopt wel los met die extra koolstof in de cyclus. Er ontbreekt nog net de opmerking “doorlopen, mensen, er is niks te zien” aan.

  87. Ferdinand Engelbeen

    Beste Bob Brand,

    Die 43 boxen zijn genoemd in het Graven et al. stuk, waar niet duidelijk beschreven staat waar die boxen op slaan.
    Dank zij de Oeschger referentie is het dus klaar en duidelijk dat het om homogeen veronderstelde lagen gaat over het volledige oceaan oppervlak, waar de uitwisseling tussen de lagen wordt berekend met een vaste eddy coëfficiënt (en in het geval van Graven et al. ook met een vaste “piston velocity”) over alle lagen.
    Ook de animatie door Rohde laat alle CO2 uitwisseling tussen oceaan en atmosfeer via de “mixed layer” lopen, ook daar is de toename van C in die toplaag rond 10% van de toename in de atmosfeer.

    Mijn punt in deze hele discussie vanaf het begin hierbij is dat de “mixed layer” een belangrijke rem vormt op de verdere verwijdering van CO2 uit de atmosfeer naar de diepzee:
    Er is een vast evenwicht in opgenomen CO2 (en afgeleide DIC) concentratie tussen de “mixed layer” en de atmosfeer, voor een vaste temperatuur is dat afhankelijk van de Revelle factor. Die ligt rond 10% van de verandering in de atmosfeer. Naast de snelle uitwisseling is dat de reden waarom de “mixed layer” snel is verzadigd. Die 10% extra wordt dan laag per laag verder gepropageerd in de diepzee, maar de uiteindelijk evenwichten in de hele oceaandiepte liggen dan ook slechts op 10% van wat die zouden zijn als de diepere lagen (met hun lage temperatuur!) direct met de atmosfeer waren verbonden. Het is dus een serie van uitwisselingen waar de eerste uitwisseling de rest grotendeels bepaalt.

    Dus kom ik weer op mijn stokpaardje: de 5% zinkplaatsen nemen 40 keer meer CO2 per tijdseenheid op dan het gemiddelde van de “mixed layer” en passeren met (relatief) grote snelheid de hele toplaag om direct met de diepere oceanen te mixen. Gezien de lage temperaturen op de belangrijkste zinkplaats is daar nog lang geen verzadiging te vrezen, ook al zou de temperatuur op die plaats een stuk oplopen.

    Wat betreft het nieuwe on-line Bern model, dat was ik net aan het uitpluizen: dat zou een hele verbetering van het model zijn als er geen klein addertje onder het gras zat:
    Naast de verschillende tau’s waarmee men de verschillende in- en uitgaande CO2 stromen kan aangeven staat ook wat de som aangeeft:
    “carbon change in surface ocean”.
    Dus ook weer alleen voor het oppervlak, geen parallelle stromen direct mixend met de diepzee.
    Formules (3), (13) en (15) geven dat ook aan, voor zover mijn kennis van dat soort wiskunde nog reikt…

    Het nieuwe rapport van Graven et al. moet ik nog in detail bekijken…

  88. Ferdinand Engelbeen

    G.J. Smeets,

    Je moet geen “motivatie” aan mij toeschrijven als je me niet kent.
    Verder is het nieuwste on-line Bern model een mix van een hele reeks lineaire afnames, dus het geheel is ook (voorlopig) lineair afnemend… Alleen kent het Bern model meerdere verzadigingen, in mijn model is dat nog lang niet in zicht…

  89. Bob Brand

    Beste Ferdinand Engelbeen.

    Ook de animatie door Rohde laat alle CO2 uitwisseling tussen oceaan en atmosfeer via de “mixed layer” lopen …

    Ook indien er CO2 in de afzinkgebieden meegevoerd wordt, lost het éérst op in de ‘mixed layer’. Het is daarna een onderdeel van de totale carbon flux van de mixed layer -> Deep Sea. Anders gezegd: de getallen die voor die flux gelden, omvatten ook wat er aan koolstof via de afzinkgebieden in de oceaan wordt opgenomen. Het is dan ook niet zo dat de afzinkgebieden niet meetellen.

    Het CO2 lost overigens op in het oppervlaktewater nog voor dit in de afzinkgebieden arriveert.

    Ook zijn de lagen niet homogeen, ze hebben elk een eigen ‘exchange coefficient’ en de onderste 5 lagen zijn elk 500 meter.

    De 5% zinkplaatsen nemen 40 keer meer CO2 per tijdseenheid op dan het gemiddelde van de “mixed layer”

    Waar haal je de ’40 keer meer’ vandaan? Zoals gezegd, deze flux is al meegenomen in het totaal dat er vanuit mixed layer -> Deep Sea gaat. Als dat niet zo was, dan zouden de verschillende bijdragen niet optellen tot de empirisch bepaalde totale carbon budget aan het oppervlak.

    Over BernSCM zeg je: “… staat ook wat de som aangeeft: “carbon change in surface ocean””

    Zo te zien is er niets dat je tegenhoudt om één van de Impulse Response Functions, ofwel zo’n box m(Sn) in de hierboven getoonde figuur, te gebruiken om specifiek de afzinkgebieden (of opwellingsgebieden) te modelleren. De afzinkgebieden krijgen dan eigen tijdsconstanten die verschillen van de overige ‘mixed layer’. In het model is ook de ‘deep ocean’ meegenomen, zie vergelijking 15.

    Maar vooral: wat je noemt zijn nou juist argumenten vóór een meer gedetailleerde modellering (met afzonderlijke IRF’s zoals in BernSCM). Het spreekt juist tegen een ‘eerste-orde systeem’.

  90. Hans Custers

    Nog maar een keer dan.

    Het koude water aan het oceaanoppervlak in de poolgebieden neemt veel CO2. Al duizenden jaren.
    Vanaf de bovenste laag zinkt er in de poolgebieden ook water naar de diepte. Ook dat gebeurt al duizenden jaren.

    Die feiten op zich zeggen helemaal niets over de netto uitwisseling tussen diepe oceaan en oppervlak of tussen de hele oceaan en de atmosfeer. En ook niets over hoe die uitwisseling reageert op een hogere atmosferische concentratie van CO2 in de atmosfeer en een hogere temperatuur van (in eerste instantie) het oceaanoppervlak.

    Om daar iets over te kunnen zeggen zul je toch echt moeten kijken naar wat er gebeurt met de opname in de mixed layer en hoeveel transport er vanuit die mixed layer naar de diepte gaat.

    Prima als je gedetailleerde modellen niet gedetailleerd genoeg vindt, of juist te gedetailleerd (met alle “knoppen waar je aan kunt draaien”), of allebei tegelijk. Daarmee is nog bepaald niet onderbouwd dat het uiterst eenvoudige koolstof-teleportatie-model een verbetering is ten opzichte van die modellen.

  91. Ferdinand Engelbeen

    Beste Bob Brand,

    Ook zijn de lagen niet homogeen, ze hebben elk een eigen ‘exchange coefficient’ en de onderste 5 lagen zijn elk 500 meter.

    Het probleem zoals ik het zie is net dat ook het nieuwe Bern model en alle andere modellen er voor de verdere berekeningen van uitgaan dat de C in de toplaag wel degelijk homogeen verdeeld is. Dat volgt uit de gebruikte formulering in (15) van het BernSMC model waar wat in de diepzee verdwijnt een functie is van de verandering in het oppervlaktewater als geheel. Men gaat steeds uit van totale verandering in een hele laag, niet van de verschillen binnen die laag, ook naar diepere lagen toe.

    De totaalsom zal wel kloppen, maar voor de fysisch/chemische transporten naar de diepzee is dat niet voldoende, net omdat er in de gemiddelde toplaag een bufferwerking met de atmosfeer van toepassing is, die niet geldt voor de zink- en opwellingsplaatsen.

    Uiteraard is er in de oppervlaktestroom tussen opwelling en zinkplaats van de THC een continue wisselwerking: rond de evenaar bij de opwelling een enorme CO2 afgifte, dan weer een opname als de stroom zuidwaarts gaat en Zuid-Afrika passeert en dus kouder wordt, dan weer afgifte richting evenaar en weer opname verder richting Noord Atlantische Oceaan. Alles in verhouding tot het CO2 drukverschil tussen oceaan oppervlak en atmosfeer, dat vooral temperatuurafhankelijk is.
    De belangrijkste opname is echter net op de zinkplaats, waar het CO2 drukverschil tussen atmosfeer en oppervlaktewater het grootst is.

    Helemaal mee eens om verder te detailleren, wat het BernSCM model wel al heeft gedaan voor het oppervlak, maar daar stopt het bij. Als je alle aparte deelstromen doortrekt naar de volgende laag, dan krijg je voor de laag net onder het oppervlak dat die de som is van evenveel deelstromen als die tussen oppervlak en atmosfeer, enz. tot zo ver dat fysiek gekend is als diepzee oceaanstromen. Het kan ook eenvoudiger met een minimum van drie deelstromen: oppervlak, zinkplaatsen en opwellingsplaatsen…

    Het gemiddelde drukverschil tussen atmosfeer en oceaan oppervlak is ongeveer 7 μatm, op de zinkplaatsen is dat 260 μatm, dus op de zinkplaatsen wordt per tijdseenheid zo’n 40 keer meer CO2 opgenomen door het zeewater oppervlak dan gemiddeld over het hele oppervlak. Bovendien is de gemiddelde windsnelheid daar ook hoger dan gemiddeld…

    Alle deelstromen in het oppervlak van het BernSCm model zijn eerste orde systemen, wat de CO2 transfer tussen atmosfeer en oceaan oppervlak ook is. Dus zolang er geen directe restrictie is door een bufferwerking, is ook het geheel een eerste orde systeem. Die bufferwerking is er al wel voor een groot deel van het oceaanoppervlak, maar gezien dat slechts 10% opneemt van de verandering in de atmosfeer en snel verzadigd is en 45% wordt opgenomen door de diepzee en vegetatie zonder een spoor van verzadiging kunnen we het geheel nog steeds beschouwen als een eerste orde systeem…

  92. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    De uitwisseling tussen atmosfeer en diepe oceanen is vrij goed bekend door de “verdunning” van de 13C/12C “fingerprint” van het gebruik van fossiele brandstoffen en de snelle afbouw van de 14C piek van de bomtesten.
    Of die via het totale oceaan oppervlak loopt of via een klein deel van het oppervlak is van minder belang, belangrijk is dat er ongeveer 40 GtC/jaar aan CO2 rechtstreeks of onrechtstreeks wordt uitgewisseld tussen diepzee en atmosfeer.
    Die 40 GtC/jaar was redelijk in evenwicht in de pre-industriële periode. Als de temperatuur van het oppervlak verandert, dan verschuift dat evenwicht zodanig dat er meer CO2 wordt afgegeven bij de opwelling en minder wordt opgenomen bij de zinkplaatsen. Daardoor stijgt het CO2 gehalte in de atmosfeer, waardoor de afgifte weer afneemt en de opname weer toeneemt. Bij ca. 16 ppmv/K wordt dan weer een nieuw evenwicht bereikt.
    Zie de grafiek in een van de vorige commentaren…

    Als de CO2 druk in de atmosfeer door de mens stijgt, dan zal dat aanleiding geven tot minder afgifte in de opwellingsplaatsen en meer opname in de zinkplaatsen. Zowel de minder afgifte als de meer opname zijn recht evenredig met het CO2 drukverschil tussen atmosfeer en oppervlaktewater. Dus ook de netto opname is recht evenredig met de toegenomen CO2 druk in de atmosfeer. Dat is een eerste orde reactie, zolang er geen verzadiging van de oppervlaktewateren op de belangrijkste plaatsen van opname plaatsgrijpt. Daar is tot op heden geen enkele indicatie voor.

    Gezien zo’n simpel twee-box model met parallelle uitwisselingen tussen oppervlak en atmosfeer en tussen diepzee (met een eigen stukje oppervlak) en atmosfeer de werkelijkheid behoorlijk goed weergeeft, zie ik geen enkele reden om dat zomaar te verwerpen.

  93. Hans Custers

    Ferdinand,

    Je blijft gewoon open deuren in trappen en daar onterechte conclusies aan verbinden zonder ook maar ergens rekening te houden met alle tegenargumenten die je hebt gekregen. Ik ben er klaar mee. Dat nog maar eens een keer die tegenargumenten herhalen zinloos is, is me ondertussen wel duidelijk.

  94. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Wat ik je heb uitgelegd is hoe een eenvoudig dynamisch evenwicht tussen atmosfeer en het oceaan oppervlak werkt. Dat is gevoelig voor zowel temperatuursveranderingen (ca. 16 ppmv/K over de afgelopen 800.000 jaar) als CO2 drukveranderingen (door de mens). In beide gevallen is de reactie volkomen lineair, ongeacht of dat rechtstreeks tussen diepzee en atmosfeer gebeurt of via de “mixed layer”.
    Wat het in ieder geval niet is, is dat de “mixed layer” de uitwisseling met de diepzee blokkeert voor vele eeuwen, want de grootste water- en CO2 stromen trekken zich geen barst aan van die “mixed layer” en passeren die met het grootste gemak, inclusief een grote lading CO2, zowel op als neer.
    Dus sorry als je dat niet begrijpt. Ik heb nog geen echte tegenargumenten gehoord in deze: dat is geen “teleportatie” alleen een separate stroom die veel meer CO2 uitwisselt tussen atmosfeer en diepzee dan de overige 90% van het totale zeeoppervlak…

  95. Hans Custers

    Ferdinand,

    Je hoeft mij niet uit te leggen hoe zo’n dynamisch evenwicht werkt. Dat begrijp ik namelijk uitstekend. En de wetenschappers die aan dit onderwerp werken begrijpen het nog veel beter.

    Ik wees je er nu net op dat je, in plaats van serieus in te gaan op onze tegenargumenten, alleen steeds weer open deuren in blijft trappen over dat dynamisch evenwicht. En dat je de argumenten waarom die open deuren geen bevestiging zijn van jouw eerste-ordemodel systematisch negeert.

    Dat is de “Motte en Baily” drogredenering, zoals Goff Smeets eerder al opmerkte.

  96. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custere,

    Ik heb de indruk dat we naast mekaar heen praten: voor mij is het duidelijk dat de zeestromingen die het oppervlaktewater direct met de diepzee verbinden ook een directe verbinding zijn voor CO2 dat ze uit de atmosfeer halen en weer afgeven.
    Geen enkel atmosfeer-oceaan model maakt daar melding van en alle modellen gaan uit van een uniforme “mixed layer” voor de verdere uitwisseling met de diepzee, waar het gemiddelde van de toplaag de uitwisseling met de rest van de diepzee bepaalt.

    Dat zijn twee verschillende concepten die een groot verschil in uitwisseling geven. Dat is alles…

  97. Hans Custers

    Ferdinand

    Ik probeer nog één keer de hoofdpunten op een rijtje te zetten.

    1. Uitwisseling tussen atmosfeer en oceaan vindt uitsluitend plaats aan het oceaanoppervlak, omdat alleen daar contact is tussen oceaan en atmosfeer.
    2. Uitwisseling tussen de bovenste laag (de gemengde laag) van de oceaan en de diepe oceaan is beperkt en vindt vrijwel alleen plaats door zinkend water in de poolgebieden. Dat is algemeen bekend. Je zegt het zelf ook: het gebeurt maar op een klein percentage van het oceaanoppervlak. In het overgrote deel van de oceaan is dus amper uitwisseling met de diepte. En, ook dat beaam je zelf, het duurt 1000 tot 2000 jaar tot water dat de “lange lus” van de thermohaliene circulatie doorloopt weer aan het oppervlak komt. Het kan niet anders of het duurt ook zo lang tot de diepe oceaan weer in evenwicht is met de concentratie aan het oppervlak.
    3. Dat het koude poolwater dat zinkt veel CO2 heeft opgenomen is irrelevant. Het water in de poolgebieden heeft immers altijd al veel CO2 opgenomen. De hele diepe oceaan is dus al gevuld met koolstofrijk water. De netto-opname door de diepe oceaan wordt bepaald door: de hoeveelheid water die naar de diepte zinkt en het verschil in koolstofgehalte tussen dat water en het “oude”, ook behoorlijk koolstofrijke water dat elders naar het oppervlak komt.

    Ik zie geen enkele reden om er aan te twijfel dat dit allemaal tot in detail wordt meegenomen in de meer complexe 3D-modellen. Inclusief verschillen in temperatuur, concentraties, stromingen, enzovoort. In eenvoudige modellen zal het waarschijnlijk vaak geparametriseerd zijn, maar dan nog wordt er echt wel met deze basiskennis rekening gehouden. De mensen die die modellen maken zijn namelijk niet op hun achterhoofd gevallen.

    De belangrijkste fouten uit jouw argumentatie:
    – Er is geen directe uitwisseling tussen atmosfeer en diepe oceaan, zoals jij zegt.
    – Uitwisseling tussen gemengde laag en diepe oceaan is er wel, maar die verloopt veel trager dan de uitwisseling tussen atmosfeer en oppervlak.
    – Dat er veel CO2 wordt opgenomen in de poolgebieden is niet relevant, het enige dat er toe doet is hoeveel de opname daar is toegenomen.
    – Het is geen eerste-ordesysteem, zeker niet als ook nog de biosfeer meeneemt die hier immers ook een belangrijke rol speelt.

  98. G.J. Smeets

    Kan een van de gastheren me wat info geven over mechanisme en over dynamiek van de CO2-*uitwisseling* tussen oceaanoppervlak / atmosfeer? Ik heb gegrasduind in vorige blogstukken (rubriek ‘Oceanen’) maar vond zo gauw niets.

  99. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Met punten 1. en 2. geen probleem.

    Punt 3: dat is waar we verschillen in mening:
    Dat de poolgebieden veel CO2 opnemen is wel degelijk relevant om een aantal redenen:
    A) Door de temperatuur van het zinkende water is de oplosbaarheid van CO2 vele malen hoger dan het gemiddelde van het oceaan oppervlak en is het zinkende water lang niet verzadigd in CO2. Dat geldt voor de hele diepzee bij de daar heersende temperaturen (en druk). Pas als dat water weer bovenkomt in de tropen stijgt de temperatuur tot ver boven de oplosbaarheid van CO2 in het dieptewater en wordt veel CO2 vrijgegeven.
    B) De opname en afgifte van CO2 in de zink- en opwellingsgebieden is een lineair proces: recht evenredig met het CO2 drukverschil tussen atmosfeer en oceaan oppervlakte. Dat is een gevolg van Henry’s wet en beschreven als formule (1) van Feely et al.:
    https://www.pmel.noaa.gov/pubs/outstand/feel2331/maps.shtml
    Er van uitgaand dat de gemiddelde windsnelheid en oplosbaarheid van CO2 bij een bepaalde temperatuur niet diepgaand is veranderd in de tijd is het dat drukverschil dat de opnamesnelheid bepaalt.
    C) Een opwarming van het oppervlak op de zinkplaatsen geeft een toename van ca. 16 μatm/K in pCO2 van het oceaanwater. Dat vermindert het drukverschil tussen atmosfeer van ca.
    410 – 150 = 260 μatm tot 410 – 166 = 244 μatm dus de opgenomen hoeveelheid CO2 vermindert met ca. 6%
    Hetzelfde, maar omgekeerd op de opwellingsplaatsen neemt de afgifte met ca. 6% toe.
    Beide gevolgen verhogen de CO2 druk in de atmosfeer en daaruit volgt het volgende punt.
    D) Een drukverhoging van CO2 in de atmosfeer heeft als gevolg dat het drukverschil in de opwellingsplaatsen lineair afneemt en het drukverschil in de zinkplaatsen lineair toeneemt. Daardoor komt er minder CO2 vrij op de opwellingsplaatsen en zal er meer CO2 worden opgenomen in de zinkplaatsen. Dat opname- en afgifteverschil is daardoor lineair afhankelijk van de toename van de CO2 druk in de atmosfeer t.o.v. het dynamisch evenwicht tussen oceaan oppervlak en atmosfeer. Dat evenwicht wordt bepaald door de gemiddelde temperatuur van het oppervlak.

    Wat betreft de “fouten”:
    – De zinkgebieden nemen via hun oppervlakte 40x meer CO2 op dan het gemiddelde van het hele oceaan oppervlak. Dat zinkt letterlijk direct in de diepzee en idem voor de opwelling: dat is direct van de diepzee naar de oppervlakte waar een pak CO2 door vrijkomt (of gebruikt door bioleven, dank zij de bijbehorende mineralen). Je kan dat niet “direct” noemen, omdat het altijd via een stukje oppervlakte moet, maar voor mij is dat zo goed als direct.
    – De uitwisseling tussen de andere 90% van de toplaag en de diepe oceanen is inderdaad veel trager, maar met de atmosfeer zeer snel.
    – De extra CO2 opname in de zinkplaatsen en afgifte in de opwellingsplaatsen is recht evenredig met de extra CO2 druk in de atmosfeer boven de plaatselijke CO2 drukken in het oceaan oppervlak. Daardoor is het netto opgenomen extra CO2 recht evenredig met de extra druk boven het dynamisch evenwicht, zoals hierboven aangetoond.
    – Voor de opname in de diepe oceanen is het wel degelijk een eerste orde systeem, voor de biosfeer ligt het een pak ingewikkelder, maar gezien de grote massa extra CO2 uiteindelijk in de diepe oceanen terecht komt, maakt dat op de lange duur weinig verschil.

    Ook de parameterisering van de eenvoudigere modellen zoals het BernSCM model geeft aan dat de gedetailleerde 3D modellen uitgaan van een homogene toplaag, vanwaar de verdere afname naar de diepere lagen wordt berekend. Dat heeft als gevolg dat het transport naar de diepere lagen wordt afgeremd door de verzadiging van de toplaag, wat in de belangrijkste zinkplaatsen nog lang niet het geval is.

    Zoals al eerder gevraagd, als je weet hebt van een oceaanmodel waar het verticale transport van CO2 vanuit de zinkplaatsen apart staat omschreven, dan graag een referentie…

  100. Ferdinand Engelbeen

    G.J. Smeets,

    Zie de uitleg in Feely et al. in:
    https://www.pmel.noaa.gov/pubs/outstand/feel2331/maps.shtml

  101. G.J. Smeets

    @Ferdinand Engelbeen
    je bent geen gastheer van dit blog, aan hen is mijn vraag gesteld.

  102. Hans Custers

    Ferdinand,

    Volgens mij zijn we klaar.

    Je bent het eens met mijn punt 2. Het duurt minstens 1000 jaar tot er evenwicht is tussen diepe oceaan en atmosfeer. Dat is veel en veel trager dan het evenwicht tussen gemengde laag en atmosfeer. We hebben dus overduidelijk geen eerste-ordesysteem. Die benadering, met de berekende τ, kan in de prullenbak.

    Er is een uitgebreider model nodig. Zoals wetenschappers die hier aan werken al heel lang weten.

  103. Hans Custers

    Goff,

    Het is complex en veelomvattend. En daarom lastig iets te vinden als je de vraag zo breed stelt. Er spelen nogal wat (op zich niet zo ingewikkelde) processen een rol op verschillende schaalniveaus. Zoals zo vaak in het klimaat: het is in feite basale fysica en chemie, maar het systeem met alle factoren die meespelen maakt het ingewikkeld. Ik heb niet direct iets bij de hand waar dat allemaal goed wordt beschreven.

  104. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Lijkt me een tikje voorbarig dat de discussie daarmee is beëindigd… Het enige wat de enorme vertraging tussen zink- en opwellingsplaatsen doet is er voor zorgen dat wat er in de zinkplaatsen verdwijnt voor 1000 jaar de isotopische samenstelling heeft van vandaag (minus de verschuiving op de lucht-vloeistofgrens) en dat er in hetzelfde jaar (bijna) evenveel CO2 opwelt met de isotopische samenstelling (minus de verschuiving op de vloeistof-luchtgrens) van 1000 jaar geleden.

    Het is hetzelfde als met elektrische stroom: wat er uit het stopcontact komt zijn niet dezelfde elektronen als wat de generator er heeft ingestopt en die kunnen er weken over doen om tot bij jouw te geraken, maar je krijgt wel (bijna) evenveel elektronen uit het stopcontact als de generator er heeft ingestopt, met een “vertraging” van 300.000 km/s…

    Dus als de CO2 druk in de atmosfeer toeneemt heeft dat geen meetbare invloed op de hoeveelheid water en de concentratie aan CO2 van wat er opwelt, maar wel op de hoeveelheid CO2 die in de tropen uit dat water wordt vrijgegeven naar de atmosfeer. Aan de andere kant van de oceaan gaat met die extra druk ook meer CO2 de dieperik in met dezelfde hoeveelheid water.
    Beide veranderingen zijn lineair, dus ook het resulterend netto verschil tussen beide stromen is dan lineair.
    Dat die verandering pas na 1000 jaar terugkomt heeft veel meer effect op de 14C/12c en 13C/12C verhoudingen van vandaag dan op de massa.
    Pas na 1000 jaar zal de CO2 concentratie van wat opwelt iets of wat gestegen zijn – voor zover dat onderweg niet compleet gemengd werd met de rest van de diepzee – en zal daardoor de concentratie in de atmosfeer iets of wat oplopen.
    Als alle CO2 tot op heden door de mens geëmitteerde CO2 daarmee is opgenomen, dan is de diepzee C met ca. 1% toegenomen en de atmosfeer in evenwicht met 1% meer CO2: dat is 3 ppmv extra op 290 ppmv…

  105. Ferdinand Engelbeen

    G.J. Smeets,

    Altijd bereid om te helpen, ongeacht de persoon in kwestie…

  106. Hans Custers

    Ferdinand,

    Mijn punt is en blijft: een systeem met 2 evenwichten met sterk verschillende snelheden is geen eerste-ordesysteem. Een post hoc analyse waarin je het wel als eerste-ordesysteem benadert heeft daarom geen enkele voorspellende waarde. Als je het niet kunt opbrengen om dat toe te geven heeft verder discussiëren geen enkele zin.

  107. @Ferdinand,

    “Altijd bereid om te helpen, ongeacht de persoon in kwestie”
    Klinkt aardig, maar als het niet goed ‘resoneert’ tussen de gastheren van dit blog en jou, zou ik het niet doen.

  108. @Ferdinand Engelbeen

    ”De zinkgebieden nemen via hun oppervlakte 40x meer CO2 op dan het gemiddelde van het hele oceaan oppervlak.”

    Het meeste water komt eerst boven in de Zuidelijke Oceaan. Dit water is nogal oud, heeft een laag CO2-gehalte en dat maakt het tot een heel grote koolstof-sink.
    “..because the Southern Ocean south of 35°S accounts for about 40% of the global oceanic uptake of anthropogenic CO2 (4–6), thereby removing a disproportionally large share of anthropogenic CO2 from the atmosphere.”
    http://science.sciencemag.org/content/349/6253/1221

    “Dat heeft als gevolg dat het transport naar de diepere lagen wordt afgeremd door de verzadiging van de toplaag, wat in de belangrijkste zinkplaatsen nog lang niet het geval is.”

    De circulatie in de Atlantische Oceaan vertraagt, derhalve is logischerwijs ook de zinksnelheid in het noorden van de Atlantische Oceaan aan het afnemen. Zie de bespreking van Hans van Caesar 2018 en Thornalley 2018:
    https://klimaatverandering.wordpress.com/2018/04/23/meer-aanwijzingen-voor-vertragende-circulatie-in-de-atlantische-oceaan

    ”…als je weet hebt van een oceaanmodel waar het verticale transport van CO2 vanuit de zinkplaatsen apart staat omschreven, dan graag een referentie…”

    Zie bijv.:
    https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00382-004-0508-8
    https://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/JCLI3911.1
    Meerdere links naar peer-reviewed papers over het Bern3D-model: http://www.climate.unibe.ch/research/research_groups/earth_system_modelling_biogeochemical_cycles/bern3d/index_eng.html

    ”Beide veranderingen zijn lineair, dus ook het resulterend netto verschil tussen beide stromen is dan lineair.”

    Met voortschrijdende klimaatverandering zal de efficiency van de koolstof-sink afnemen:
    Also, the slower oceanic circulation and mixing become with ongoing climate change, the smaller the uptake rate of surface waters for human-produced carbon will be and the less efficient the ocean carbon sink will become for absorbing further CO2 additions to the atmosphere as carbonic acid dissociates less well into bicarbonate and carbonate in water of high pCO2.
    http://www.earth-syst-dynam.net/6/327/2015/esd-6-327-2015.html
    Zie ook hoofdstuk 3 blz 186 van IPCC TAR over dit onderwerp.

    Lijkt me een tikje voorbarig dat de discussie daarmee is beëindigd…

    Ik was er al bang voor. Nog meer van dat soort teksten…

    PS, het belangrijkste deel van het antropogene CO2 is terechtgekomen in de bovenste laag van de oceanen:
    The majority of the anthropogenic CO2 in the ocean is, therefore, confined to the thermocline, i.e., the region of the upper ocean where temperature changes rapidly with depth.
    +
    Globally, only 7% of the total anthropogenic CO2 is found deeper than 1500 m.
    https://science.sciencemag.org/content/305/5682/367.full

  109. Ferdinand Engelbeen

    Hans,

    Als het verschil in directe respons (~51 jaar) en totale respons (>1000 jaar) zo groot is als in dit geval, dan mag je het langzame proces gewoon vergeten en je kan de diepzee zien als een grote vergaarbak waar alle veranderingen in verdwijnen. Voor de atmosfeer maakt dat totaal niets uit: het enige wat daar telt is dat wat er in de diepzee verdwijnt lineair verdwijnt met de toegenomen CO2 druk in de atmosfeer boven het dynamisch evenwicht met de oppervlaktelaag.
    Het grote verschil tussen het Bern model en soortgelijke modellen en de lineaire afname is de al dan niet actie van de toplaag als (verzadigde) buffer tussen de atmosfeer en de diepzee. Die discussie is hiermee nog steeds niet opgelost.

  110. Ferdinand Engelbeen

    Jos Hagelaars,

    Bedankt voor de links, ik ga die verder bestuderen, maar moet er nu even tussenuit, omdat we morgen bezoek krijgen en moet er nog een en ander voor voorbereiden. Vanaf overmorgen weer present…

  111. Hans Custers

    Ferdinand,

    Mijn punt was:

    Het is GEEN eerste-ordesyteem. Het lijkt er niet eens op. Dat volgt overduidelijk uit mijn eerdere punt 2, waarin dan nog maar 2 onderdelen van het nog veel complexere geheel werden genoemd. Dat is een harde conclusie, in hoeveel bochten jij je ook blijft wringen om die te ontwijken.

    Jouw post hoc analyse en de τ die je daarmee berekent zeggen daarom niets over de fysische realiteit en hebben dus ook geen voorspellende waarde. Zolang je blijft weigeren om die onontkoombare conclusie te erkennen heeft het geen zin om het over allerlei details te hebben die de complexiteit van het geheel alleen maar bevestigen. En dus ook de constatering: Het is GEEN eerste-ordesysteem.

  112. Hans Custers

    Goff,

    Ik vond een site waar (zo te zien, ik heb het niet in detail doorgenomen) wel een aardig overzicht wordt gegeven: https://timescavengers.blog/climate-change/ocean-layers-mixing/

  113. G.J. Smeets

    Hans
    een informatieve en voor mij als leek heldere site. Overzichtelijk en sympathiek opgezet bovendien! Dank voor de info want wat betreft de CO2-flux atmosfeer —> oceanen kom ik goed uit de voeten doordat ik bekend met de blogstukken van jullie die er over gaan. Blijft de andere helft van mijn vraag namelijk info over de omgekeerde flux (oceanen —> atmosfeer) staan. Want daar zegt de site niets over en in jullie blogstukken zie ik er evenmin iets over. Sorry dat ik doorduw maar ik wil het graag weten en weet niet waar / hoe ik zoeken kan.

  114. Goff,

    Heb je iets aan al die pijlen met fluxwaarden in onderstaande figuur uit het IPCC AR5 rapport (figuur 6.1)?
    Volgens het IPCC een “Simplified schematic of the global carbon cycle” 😊.
    Voor een beschrijving daarvan zie het hoofdstuk 6 van AR5: https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/

  115. Hans Custers

    Goff,

    De flux van de oceanen naar de atmosfeer heeft te maken met oplosbaarheid van CO2: hoe warmer het water, hoe minder goed het oplost. Als water afkoelt neemt het dus CO2 op en als het opwarmt staat het CO2 af.

    Er komt dus CO2 vrij uit water dat vanuit een koudere naar een warmere streek stroomt en uit (koud) water dat vanuit de diepte naar het oppervlak komt en dan opwarmt.

  116. lieuwe hamburg

    Hallo Goff,

    Via de link van Hans kwam ik op:

    https://timescavengers.blog/climate-change/ocean-circulation-stratification/

    “But before resurfacing, the deep water masses circulate around the entire ocean basin, from the northern Atlantic Ocean, into the Indian Ocean, then into the Pacific Ocean. Thus, it is in the Pacific Ocean where the bottom waters are oldest and resurface.

    It is important to pause here before reading further and reflect on the information you have read thus far.

    The entire thermohaline circulation system depends on the sinking of dense, saline waters in the Atlantic Ocean. The formation of dense water depends on the formation of ice. The formation of ice depends on cool climates. It is because of the thermohaline circulation system, along with surface currents, that our oceans are able to mix on longer timescales, and thus absorb more CO2 from the atmosphere.”

  117. Ferdinand Engelbeen

    Hans Custers,

    Zoals herhaaldelijk gezegd en geïmpliceerd: de vertraging en buffering tussen atmosfeer en diepzee in de menglaag geldt voor 90% van de oceanen, niet voor de 10% die bijna de helft van de CO2 massa naar de diepzee brengen en terugbrengen…
    In die 10% is wel degelijk een eerste orde systeem van toepassing, tot ook de zinkplaatsen verzadigd zijn, wat bv. in het Krijt tijdperk bij hoge pool temperaturen en 1000-2000 ppmv CO2 het geval was. Tot zo lang is de netto CO2 opname een eerste orde systeem.

  118. Ferdinand Engelbeen

    lieuwe hamburg,

    Er zijn ook nog andere krachten die de THC bepalen: de meestal Z.W. winden over de Noord-Atlantische Oceaan, te danken aan de oplift van het Himalaya Plateau (anders waren het hoofdzakelijk westenwinden), die het water richting poolzee opstuwen en aan de ‘trek kant” het opwellen van diep oceaan water voor de kust van Peru door landafwaartse passaatwinden. Dat laatste wordt sterk beïnvloedt door El Niño/La Niña condities.
    Als er ergens water uit de diepzee opwelt moet er ergens anders water richting diepzee…

  119. Ferdinand Engelbeen

    Jammer, weer geen spellingcorrecties achteraf mogelijk…

  120. G.J. Smeets

    Jos,
    ja daar heb ik iets aan, evenals aan de toelichting van Hans.
    Blijft een laatste (detail?)vraag over wat betreft de CO2 flux oceaanoppervlak —> atmosfeer. De vraag luidt: is de oceanische CO2 moleculaire afgave aan de atmosfeer chemisch gezien een regelrechte omkering van de CO2 moleculaire opname uit de atmosfeer, of is het complexer?

    Lieuwe,
    het citaat (over oceanische CO2 opname uit de atmosfeer) dat je geeft had ik al gezien maar zoals je inmiddels zult begrijpen geeft het geen antwoord op de vraag die ik stelde en die over de oceanische CO2 afgave aan de atmosfeer.

  121. Hans Custers

    Ferdinand,

    Als 10% van een geheel zich gedraagt als een eerste-ordestysteem is het geheel GEEN eerste-ordesysteem. Zelfs niet als die overige 90% ook een enkel eerste-ordersysteem zou zijn (waar in dit geval natuurlijk in de verste verte geen sprake van is). Conclusie:

    Het. Is. Geen. Eerste. Orde. Systeem.

    Zolang jij blijft weigeren om dat te aanvaarden blijf ik het zinloos vinden om op allerlei (al dan niet speculatieve, onjuiste of onlogische) details uit je verhalen in te gaan.

    Goff,

    Opname en afgifte worden bepaald door fysische en chemische evenwichten die omkeerbaar zijn. Op geologische tijdschalen spelen ook onomkeerbare processen een rol

  122. G.J., Smeets

    Hans,
    je hebt van doen met een analogie met cherrypicking in temp-reeksen. Je opponent Engelbeen knipt een fenomeen uit een complex&multi-orde systeem en plakt op dat uitgeknipte fenomeen het etiket ‘eerste-orde’ op. Hij verdedigt die manoeuvre met de ‘Motte and Baily’ drogredenering dat het fenomeen zich *gedraagt* als een eerste-orde proces. Twee wetenschapstheoretische opm. daarover:
    – als iets kwaakt en waggelt als een eerste-orde eend hoeft het nog geen eerste-orde eend te zijn. Anders gezegd: binnen tweede-orde processen komen fenomenen voor die in termen van eerste-orde proces beschrijfbaar zijn maar niet verklaarbaar.
    – een eerste-orde beschrijving van een deel-fenomeen van een tweede-orde proces voegt niets toe aan wetenschappelijke kennis over dat proces. Helemaal niets.

    Eigenlijk wel aardig dat crackpots als Engelbeen huns ondanks de zaak scherp houden. Ze kwaken en waggelen als een klimatoloog maar doen toch echt rare dingen.

  123. Ferdinand Engelbeen

    Hans,

    Sorry voor de vertraging in response…

    1. Een aantal parallel werkende eerste orde systemen vormen samen een eerste orde systeem. Zie:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Exponential_decay#Decay_by_two_or_more_processes
    De tau van alle processen samen is dan altijd (iets) sneller dan de snelste individuele tau.
    2. Ook het Bern model gaat uit van een aantal parallelle eerste orde afnames van CO2 in de atmosfeer,
    3. De uitwisseling van CO2 tussen oppervlak en diepzee is ongeveer 60 GtC/jaar in 90% van het oppervlak, de “mixed layer” en ongeveer 40 GtC/jaar in 10% van het oppervlak, via de opwelling- en zinkplaatsen.
    De opname van extra CO2 uit de atmosfeer (het verschil tussen ins en outs) bij de huidige 110 ppmv boven het evenwicht is echter ca. 0,5 GtC/jaar in de totale 90% toplaag en 2 GtC/jaar in de diepe oceanen, waarvan minstens 90% via de zinkplaatsen, gezien daar ook de grootste CO2 drukverschillen zijn.
    De afname van alle extra CO2 naar de diepzee grijpt dus voor ruim 90% plaats via de 10% zink- en opwellingsplaatsen waar nog geen spoor van verzadiging is te zien en nog lang niet te verwachten, terwijl 90% van het oceaanoppervlak zeer snel verzadigd is.
    De verwijdering van alle extra CO2 uit de atmosfeer nu en in de verre toekomst is dan ook vrijwel volledig afhankelijk van de afname via de zink- en opwellingsplaatsen.
    De andere helft van de opname van het extra CO2 uit de atmosfeer is via vegetatie, wat een heel stuk ingewikkelder ligt, maar in eerste instantie ook een lineair proces van opname. Op langere termijn speelt dat geen rol van betekenis, gezien vrijwel alle extra CO2 in de atmosfeer uiteindelijk in de enorme massa C van de diepzee terecht komt.

  124. Ferdinand Engelbeen

    G.J. Smeets,

    Ik heb de indruk dat je anderen verwijt wat je eigenlijk zelf volop doet: wat ik ook aandraag aan toch vrij fundamentele bedenkingen wordt van tafel geveegd, want de toename van CO2 in de atmosfeer moet en zal voor vele eeuwen in de atmosfeer blijven, anders is er geen probleem en dat kan niet…

    Er is bij mijn weten geen enkel fysische of chemische wet die belet dat extra CO2 via de zinkplaatsen de diepzee bereikt, zonder te worden gehinderd door de bufferwerking van de toplaag…

  125. Hans Custers

    Ferdinand,

    Een aantal parallel werkende eerste orde systemen vormen samen een eerste orde systeem

    Dat jij zoiets uit je duim zuigt betekent nog niet dat het zo is. Het wordt ook helemaal niet bevestigd door je link. Wat daar staat gaat alleen op als alle processen dezelfde onveranderlijke evenwichtswaarde hebben.

    De fout die je maakt is dat je er in jouw berekening van uitgaat dat elk individueel proces dat bijdraagt aan de daling van de CO2-concentratie zorgen naar een (onveranderlijk) evenwicht streeft bij de pre-industriële atmosferische concentratie. Dat is nonsens. Bovendien is de snelle daling van de concentratie daarmee niet het resultaat, maar het uitgangspunt van je post hoc analyse.

    Mijn conclusie blijft: je berekende τ heeft geen fyische betekenis en geen voorspellende waarde, jij blijft weigeren om dat te erkennen en dus heeft verder discussiëren geen zin. Ik hou er dan ook mee op.

  126. Ferdinand Engelbeen

    Jos Hagelaars,

    Om terug te komen op de oceaan CO2 opname:

    De eerste link naar de Zuidelijke Oceanen geeft duidelijk aan dat de opname vooral gebeurt als de wind water vanuit het Zuidpoolgebied verder noordwaarts stuwt waar het koude water meer CO2 opneemt. Als het uit de diepzee opwelt, dan zet het net meer CO2 vrij, omdat de diepzee rijker is aan CO2 dan de toplaag. Echter hangt alles samen met de lokale temperatuur samen met de C concentratie, want dat bepaalt de pCO2 van het oceaan oppervlak, dus de uitwisselingssnelheid met de atmosfeer.

    In ieder geval interessant om weten dat de netto opnamecapaciteit over decades zo variabel is en afhankelijk van wind en zeestromingen.

    Als ik me goed herinner gaat er een deel van de wateren in de Zuidelijke Oceaan, inclusief een pak CO2 naar een gemiddelde diepte, maar wel onder de top menglaag. Dat die 40% van de jaarlijkse netto CO2 absorptie voor zich neemt is dus goed mogelijk, samen met 50% in de Noord Atlantische Oceaan en 10% in de toplaag over 90% van het oceaanoppervlak…

    Dat de circulatie van de Golfstroom c.q. THC vertraagt, zou ik toch met een korreltje zout nemen: dat werd een hele tijd geleden al beweerd op basis van 1 (één) meting, maar dat bleek achteraf, toen men continu begon te meten een seizoensgebonden variatie te zijn: een amplitude van zo’n 30% tussen winter en zomer. Verder een vlak verloop in het verleden, terwijl de Zuidelijke Oceaan net een grote variatie laat zien over decades?

    Als het smelten van de Groenlandse gletsjers de oorzaak zou zijn, dan zou ook dat een grotere variatie moeten geven: de temperaturen rond het Groenland ijs gaan op en neer, dus ook de plaats van het breekpunt van de snelste gletsjer ter wereld (5-7 m per dag!): de Jacobshavn/Ilulissat bree en daarmee de afsmelt van gletsjerwater in de Noord-Atlantische Oceaan:
    http://rsl.geology.buffalo.edu/documents/csatho_j07j061.pdf

    Verder in volgende commentaar…

  127. @Ferdinand Engelbeen

    “Als ik me goed herinner gaat er een deel van de wateren in de Zuidelijke Oceaan, inclusief een pak CO2 naar een gemiddelde diepte, maar wel onder de top menglaag.”

    Artikel lezen is beter dan “als ik me goed herinner” of meer van die nergens op gebaseerde bespiegelingen.

    “Dat de circulatie van de Golfstroom c.q. THC vertraagt, zou ik toch met een korreltje zout nemen.”

    Je hebt dus de artikelen in het blogstuk van Hans, Caesar 2018 en Thornalley 2018, niet gelezen, maar begint zelf maar weer wat te verzinnen. Slaat nergens op.

    “Verder in volgende commentaar…”

    Bespaar je alsjeblieft de moeite, ik zit echt niet te wachten op nog veel meer van jouw persoonlijke en uitgebreide “ik-denk-dat-zo-zit-meningen”.
    En volgens mij zitten anderen daar hier ook niet op te wachten. Lees de commentaren die je krijgt maar eens door.

    Als je meent het beter te weten dan alle koolstofcyclus-onderzoekers bij elkaar: schrijf een artikel waarin in je aantoont dat die er allemaal naast zitten. Als dat geaccepteerd is, wil ik graag naar kijken. Maar pas dan.

  128. Ferdinand Engelbeen

    Jos Hagelaars,

    Sorry, maar ik heb die artikels grondig gelezen, anders zou ik niet hebben geweten dat jouw conclusie het omgekeerde was van wat er staat: diep oceaan water is rijker aan CO2 dan het oppervlaktewater, niet armer…

    Dat er een pak water met CO2 van de Zuidelijke Oceaan in de medium diepe oceaan zinkt staat niet in dat artikel, maar in andere artikels als je op de hoogte bent van oceaanstromen en hoe het extra CO2 zich verdeelt.

    Over “proxies” als referentie voor CO2 gehaltes of temperatuur of regenval of stroming of wat dan ook in het verleden, kan men boeken vol schrijven over wat ze voorstellen en vooral wat ze niet voorstellen…
    In dit geval dus de sterkte van de Golfstroom. Gezien de oorzaak wordt gezocht in het smelten van het Groenland ijs, moet je daar dus naar kijken en die correlatie is zowat nul. Dan hebben we het nog niet eens over het Holoceen “Optimum”, toen er nauwelijks zee-ijs rond de Noordpool overbleef en de THC toen blijkbaar niet is stilgevallen…
    https://www.ngu.no/nyheter/mindre-i-polhavet-6-7000-%C3%A5r-siden

    Maar goed, het is jullie blog, dus bij deze: gegroet en tot een volgende gelegenheid…

  129. G.J. Smeets

    Ik citeer wat ik hier juni 6, 2019 om 08:40 las:

    “…wat ik ook aandraag aan toch vrij fundamentele bedenkingen wordt van tafel geveegd, want de toename van CO2 in de atmosfeer moet en zal voor vele eeuwen in de atmosfeer blijven, anders is er geen probleem en dat kan niet…”

    Eindelijk komt loud & clear de aap uit de pseudo-sceptische mouw: doorlopen mensen, er is geen probleem, waar maak je je druk om. En dat op grond van ‘bedenkingen’ die ‘vrij fundamenteel’ zijn. Tja.

    Het citaat gaat regelrecht naar nr. 1 op de track record van pseudo-sceptische self exposure.

  130. Ferdinand Engelbeen

    G.J. Smeets,

    Je kan het ook niet laten om de huispsycholoog te spelen, hé.

    Er is tot op heden geen enkel bewijs dat prefereert voor het ene of het andere model, zoals ik klaar en duidelijk vanaf het begin heb gezegd.
    Ik heb alleen aangedragen dat het Bern(SCM) en andere modellen uitgaan van een verzadiging van de toplaag van de oceanen, wat totaal niet klopt voor de voornaamste zink- en opwellingsplaatsen.
    Dat is alles. De rest van mijn zogenoemde motivatie mag je op je eigen rekening schrijven, want jouw motivatie is heel duidelijk…

  131. @Ferdinand,

    of je gelijk hebt weet ik niet, wel is zo dat je de moderatoren onevenredig veel werk bezorgt. Ook een punt van overweging.

  132. Ferdinand, kun je mij uitleggen waarom de “piek” CO2 van Weichselien naar Holoceen niet binnen 100 jaar is verdwenen?

  133. Ferdinand Engelbeen

    Marco,

    De toename van CO2 in de atmosfeer tussen een ijstijd (glaciaal) en een warme interim periode (interglaciaal) wordt gestuurd door de temperatuur van het oceaan oppervlak. Dat heeft direct te maken met de oplosbaarheid van CO2 in zeewater. Dat is een dynamisch evenwicht: er wordt dan evenveel CO2 opgelost in de koude polaire wateren als er vrijkomt rond de evenaar.

    Over de afgelopen 800.000 jaar is dat evenwicht gekend: het verschuift bijna lineair met de temperatuur (dus de oplosbaarheid) met ongeveer 8 ppmv/K, gemeten in ijskernen. Gezien de temperatuur (berekend via de 18O/16O zuurstof verhouding van de watermoleculen in het ijs) geldt voor het Zuidpoolgebied, waar een opwarming 2x zo snel is als globaal, wordt dat globaal omgerekend ongeveer 16 ppmv/K.
    Dat is niet toevallig ongeveer de verandering in oplosbaarheid van CO2 in zeewater met de temperatuur.
    Hier de verhouding over 4 ijstijden en 4 interglacialen in de Vostok ijskern (420.000 jaar):

    Het grootste deel van de spreiding zit dan nog in de lange tijd tussen verandering in temperatuur en verandering in CO2 die met 800 jaar tot duizenden jaren de temperatuur volgt.

    Als CO2 in de atmosfeer boven dat evenwicht ligt, bijvoorbeeld door vulkaanuitbarstingen of fossiele brandstoffen, dan wordt er extra CO2 opgenomen met een halfwaarde tijd rond 35 jaar voor het verschil tussen gemeten waarde en het evenwicht. Zo’n opname is dus altijd t.o.v. het evenwicht, dat zelf wordt bepaald door de gemiddelde temperatuur van het oceaanoppervlak.

  134. Als je dat accepteert, Ferdinand, dan zul je ook moeten accepteren dat als we de anthropogene uitstoot stoppen, we met zekerheid niet naar 280 ppm teruggaan, want de temperatuur is omhoog gegaan (en gaat dat nog wel even).

    En dat niet alleen: er zit nu veel meer koolstof in de koolstofcyclus, die vele tonnen die miljoenen jaren lag weggestopt. Neem dat nou eens mee, en misschien begrijp je waarom experts als David Archer jouw simplistische idee nou niet bepaald vinden passen met de inzichten over de koolstofcyclus.

  135. Oh wacht, ik besef me opeens dat je misschien niet gelooft dat CO2 opwarmend werkt…

  136. Hans Custers

    Marco,

    Precies! Met die laatste zin in zijn antwoord op jou haalt Ferdinand zijn eigen berekening helemaal onderuit. Als hij het broeikaseffect niet ontkent, tenminste, maar bij mijn weten doet hij dat niet.

  137. Ferdinand Engelbeen

    Marco en Hans:

    Niet te snel conclusies trekken, hé.
    Het effect van 1ºC of 1 K opwarming van het oceaan oppervlak geeft ongeveer 16 ppmv extra CO2 in de atmosfeer. Dus de opwarming van ongeveer 0,8ºC sinds de Kleine IJstijd is goed voor ca. 13 ppmv toename in de atmosfeer boven de 280 ppmv die er toen in de lucht zat. Dus 290-295 ppmv vandaag zonder emissies door de mens.
    Het -theoretisch- effect van een CO2 verdubbeling (dat is van 280 naar 560 ppmv of van 560 naar 1120 ppmv) is volgens de stralingsfysica ongeveer 1ºC extra opwarming. Klimaatmodellen maken daar 1,5-4,5ºC van, maar dat is een andere discussie.
    Dus beiden beïnvloeden mekaar, maar niet genoeg om tot een “wegloop”effect te komen. Het eindresultaat is voor beiden alleen wat hoger dan zonder het wederzijds effect:

    Dat is voor een 10% invloed van “temperatuur” op “CO2” en omgekeerd, waardoor beiden uiteindelijk ca. 21% hoger uitkomen dan zonder die effecten.

    Je vergeet ook de enorme hoeveelheden koolstof die al in de diepe oceanen verblijven: volgens het filmpje van Rohde bijna 40.000 GtC,
    De totale emissies sinds 1850 door de mens belopen bijna 400 GtC. Als je dat allemaal vroeg of laat met de diepzee mengt, dan geeft dat 1% meer koolstof (CO2-derivaten) in de diepzee. Als dat ook netjes door de atmosfeer circuleert blijft er – zonder verdere emissies – uiteindelijk slechts 1% toename over in de atmosfeer: 3 ppmv, dat is alles.

  138. @Ferdinand Engelbeen

    “De toename van CO2 in de atmosfeer tussen een ijstijd (glaciaal) en een warme interim periode (interglaciaal) wordt gestuurd door de temperatuur van het oceaan oppervlak”

    Véél te simpel, er spelen veel meer processen een rol. Zie bijv.:
    https://www.clim-past.net/2/57/2006/cp-2-57-2006.html

    “Als CO2 in de atmosfeer boven dat evenwicht ligt, bijvoorbeeld door vulkaanuitbarstingen of fossiele brandstoffen, dan wordt er extra CO2 opgenomen met een halfwaarde tijd rond 35 jaar voor het verschil tussen gemeten waarde en het evenwicht.”

    Zelfverzonnen tijd van 35 jaar, voor de 100e keer: zie alle eerdere reacties hierop + alle koolstofcyclus papers.

    ”Het effect van 1ºC of 1 K opwarming van het oceaan oppervlak geeft ongeveer 16 ppmv extra CO2 in de atmosfeer.”

    De reactie van de koolstofcyclus op een temperatuurverhoging is circa 7.7 ppm/°C (range 1.7-21.4).
    http://www.nature.com/nature/journal/v463/n7280/full/nature08769.html

    ”Als je dat allemaal vroeg of laat met de diepzee mengt, dan geeft dat 1% meer koolstof (CO2-derivaten) in de diepzee.”

    Het is geen simpel mengen. Herhaling nr. 101: Na de opname door de oceanen en de calciumcarbonaatreacties resteert na circa 10000 jaar nog altijd zo’n 10-25% van de originele koolstofpuls in de atmosfeer (afhankelijk van de grootte van de puls). Zie IPCC AR5 box 6.1

    We zijn nu weer helemaal terug bij het begin. Lijkt mij dat we deze discussie beter kunnen beëindigen met een “agree-to-disagree”. Dan kan Ferdinand zijn tijd besteden aan het schrijven van een baanbrekend artikel dat alle huidige kennis van de koolstofcyclus bij het grof vuil zal zetten.

  139. “Klimaatmodellen maken daar 1,5-4,5ºC van…”

    De *fysica* maakt daar 1.5-4.5 (met meest waarschijnlijk boven de 2) van.

  140. Ferdinand Engelbeen

    Jos Hagelaars,

    Akkoord, te simpel, maar in grote lijnen juist voor de afgelopen 420.000 jaar.
    In de periode daarvoor blijkbaar niet toepasselijk en in grote mate voorzien van een vertraagde respons van CO2 op temperatuurveranderingen door processen in de diepzee…

    De korte termijn respons van CO2 op temperatuurveranderingen is overigens nog een pak minder: ca. 5 ppmv/K voor seizoensveranderingen en 4-5 ppmv/K voor jaar-bij-jaar veranderingen (Pinatubo, El Niño). En mogelijk 8 ppmv/K tussen MWP en LIA over 50 jaar, alleen te zien in de hoge resolutie van een Law Dome ijskern. Dus 16 ppmv/K is zéér lange termijn werk…

    Zelfverzonnen tijd van 35 jaar

    Sorry, vastgesteld op basis van de nauwkeurige gegevens over de afgelopen 60 jaar: puur lineair gedrag…

    De reactie van de koolstofcyclus op een temperatuurverhoging is circa 7.7 ppm/°C

    Geen probleem mee, mijn 16 ppmv/°C schatting was enkel op basis van de CO2/temperatuur verhouding in één ijskern (Vostok), die 7,7 ppmv/°C is op basis van meerdere proxy’s.

    Blijft het punt dat de oplosbaarheid van CO2 in zeewater wel degelijk verandert met ca. 16 ppmv/°C voor een gemiddelde zeewater temperatuur van 15°C.

    Het is geen simpel mengen.

    Dat is inderdaad het punt in discussie: m.i. is het wel degelijk simpel mengen via de zink- en opwellingsplaatsen en die hebben niets te maken met de bufferwerking van de rest van het oppervlak, waar dat percentage dat achterblijft in de atmosfeer op is gebaseerd.

    Bij deze mijn dank voor de vele extra informatie die ik mocht ontvangen en vooral over de 3D oceaan modellen, die ik dieper ga bekijken…

  141. Ferdinand Engelbeen

    Marco,

    De *fysica* maakt daar 1.5-4.5 (met meest waarschijnlijk boven de 2) van.

    Een model IS geen fysica, maar maakt wel gebruik van fysica en “parameterizeringen” om het model te laten kloppen met de werkelijkheid uit het verleden. Dat laatste heet “tunen” en is absoluut géén fysica…
    Bovendien zijn die “positieve” feedback’s zo moeilijk te vinden…

  142. Hans Custers

    Ferdinand

    puur lineair gedrag

    Hoe vaak is je nu al verteld dat helemaal niemand dat ontkent en dat het helemaal in overeenstemming is met wat de wetenschap en dus geen enkele bevestiging van jouw verzinsels? Een keer of 10, schat ik. Zo voelt het in elk geval. Waarom blijf je die bewering dan toch steeds weer herhalen, alsof het iets heel opmerkelijks zou zijn? Je bewijst er enkel en alleen mee dat er geen redelijke discussie met je mogelijk is, omdat je je niks gelegen laat liggen aan de tegenargumenten die je krijgt.

    Ik zou nog wat kunnen zeggen over Arrhenius die eind 19e eeuw al wat positieve feedbacks had gevonden, maar waarom zou ik? Voor zover er nog twijfel was over waar jij staat, dan heb je die nu wel weggenomen.

  143. Ferdinand, je hebt geen gelijk waar je zegt dat “uiteindelijk slechts 1% toename over [blijft] in de atmosfeer: 3 ppmv”. Evenals je in veel andere opzichten geen gelijk hebt. Lees bijv http://acmg.seas.harvard.edu/people/faculty/djj/book/bookchap6.html#pgfId=109559 of een ander tekstboek waarin de koolstofcyclus wordt uitgelegd. Gebaseerd op relatief eenvoudige chemische evenwichten laat Daniel Jacob hier het volgende zien:

    “At equilibrium, 28% of CO2 emitted in the atmosphere remains in the atmosphere, and the rest is incorporated into the ocean. The large difference from the 3% value derived previously reflects the large positive feedback from acidification of the ocean by added CO2.
    The above calculation still exaggerates the uptake of CO2 by the ocean because it assumes the whole ocean to be in equilibrium with the atmosphere. This equilibrium is in fact not achieved because of the slow mixing of the ocean.”

    Het duurt eeuwen tot millenia voordat de oceaan zo’n groot deel van onze emissies heeft opgenomen.

    Mocht je ondanks de vele kritiekpunten die je hebt gehad blijven geloven in je eigen gelijk -en dat is je goed recht natuurlijk- dan lijkt me de aangewezen route om je betoog te publiceren in een peer-reviewed tijdschrift. Maar dezelfde argumenten blijven herhalen op dit blog, zonder tegenargumenten ter harte te nemen, heeft geen zin en gaat op een gegeven moment irritatie wekken. Dat moment zijn we wellicht al gepasseerd.

    Daarom stel ik voor “to agree to disagree”.

  144. Ferdinand:
    “None of the models described here use the temperature trend over the historical period directly as a tuning target, nor are any of the models tuned to set climate sensitivity to some preexisting assumption.”
    https://www.geosci-model-dev.net/10/3207/2017/gmd-10-3207-2017.pdf

    Zie verder ook Tabel 2.

    Ik laat het verder maar zitten, want als Bart aangeeft, het punt van “irritatie wekken” zijn we (wellicht) al gepasseerd.

  145. Ferdinand Engelbeen

    Marco,

    Als je dat gelooft…
    In elk model zitten aannames, zo simpel is dat. Die aannames zijn gebaseerd op fysica, theorie en schattingen. Dat laatste laat héél véél ruimte voor interpretatie toe.
    Zo bij voorbeeld de inschatting voor de invloed van koelende SO2 aerosolen, die de mens samen met CO2 emitteert: schat je die invloed hoog, dan moet je de invloed van CO2 ook hoog inschatten en omgekeerd. Daarmee kan je de gevoeligheid van de temperatuur voor een CO2 verdubbeling halveren of verdubbelen:
    http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/oxford.html

    Het maakt niet uit of je 100 willekeurige runs van een model maakt met lichtjes verschillende parameters en de “beste” er van uitkiest, of dat je de “beste” parameters zelf bepaalt, het blijft “tunen”, ook al noem je het anders…

    Overigens is een range van 1:3 voor de toekomst”projectie” niet bepaald een blijk van degelijkheid van al die modellen…

  146. Bob Brand

    Beste Ferdinand Engelbeen,

    De GCM’s (General Circulaton Models) worden niet ‘getuned’ maar dienen uiteraard te voldoen aan criteria, zoals dat zij ‘free running’ (met een externe forcering van nul) in staat zijn om een stabiel klimaat te simuleren (met schommelingen door interne variabiliteit).

    De “gevoeligheid voor CO2” is géén vooraf bepaalde parameter, maar een ‘emergente’ klimaatgevoeligheid die net zo goed opgaat voor de respons op andere verstoringen van de stralingsbalans. Het effect van aërosolen op de stralingsbalans is geen “aanname” maar ‘evidence based’:

    https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2Fs00382-010-0898-8.pdf

    GCM’s worden gebruikt als onderzoeksgereedschap: om de respons op (uiteenlopende hoeveelheden) aërosolen te kunnen vergelijken met de waarnemingen. Er is geen ‘vaste aanname’ maar een reeks aan waarden die geëxploreerd wordt.

    Verder sluit ik me 100% aan bij wat Bart al zegt. We raken ook HEEL ver off-topic van het onderwerp van mijn bovenstaande blogpost: de inzichtelijke en ‘evidence based’ animatie van Robert Rohde:

    Ik heb nog geen enkel argument gezien waarom deze animatie – die gewoon tijdsstap voor tijdsstap de weg van koolstof door de verschillende reservoirs volgt – onjuist zou zijn. Let’s agree to disagree. 🙂

  147. Ferdinand Engelbeen

    Bart Verheggen,

    Bedankt voor de link, zeer verhelderend…

    Een paar interessante punten:
    – Het model in Fig. 6-9 is ongeveer wat ik als model gebruik met nog een aparte diepzee – warm oppervlak terugkeer vanuit de diepzee naar het oppervlak, maar dat maakt niet zo veel uit.
    – 5,5% van het oceaan oppervlak zijn koude zinkplaatsen. Mijn schatting van 5% was er dus niet ver naast.
    – De uitwisseling tussen koude oppervlak en diepzee wordt ook daar geschat op 40 GtC/jaar (=Pg/jaar) dezelfde hoeveelheid als door mij geschat op basis van de “verdunning” van de lage δ13C “fingerprint” uit onze emissies door de diepzee uitwisseling met een hoge δ13C.

    Dat terzijde…

    In de hele uitleg van de formuleringen waarom er ca. 30% CO2 achterblijft in de atmosfeer zitten twee zaken niet goed:

    – Er is nergens sprake van de invloed van temperatuur:
    Tussen 15ºC (oceaan oppervlak gemiddelde) en 0ºC (polaire zinkplaatsen) neemt de oplosbaarheid van CO2 in zeewater met ruim 50% toe.
    https://www.engineeringtoolbox.com/gases-solubility-water-d_1148.html
    dat is weliswaar voor zoet water, maar de verhoudingen kloppen ongeveer, enkel lost door de bufferwerking ca. 10x meer CO2 op in zeewater dan in zoet water.

    – De formules vertrekken reeds van een diepe oceaan in evenwicht met de atmosfeer. Dat is absoluut niet het geval. De huidige diepe oceanen en vooral de zinkplaatsen zijn zwaar onderverzadigd in CO2. Dus die 30% restant in de atmosfeer is pas van tel als de diepe oceanen eerst verzadigd zijn voor de aldaar heersende temperaturen, te beginnen aan het koude oppervlak.

    Het pCO2 verschil in de polaire zinkplaatsen is enorm: 150 μatm in het water t.o.v. 410 μatm in de atmosfeer, dus 260 μatm drukverschil, terwijl er voor de gemiddelde oppervlaktewateren slechts 7 μatm drukverschil is. 90% van de oppervlaktewateren zijn dus zo goed als continu verzadigd in CO2 en daar gelden de formules wel degelijk voor een verdere opname van CO2.

    Voor de atmosfeer – koud oppervlak – diepzee uitwisseling gelden die niet en is het puur een kwestie van massabalans: zolang de diepzee niet is verzadigd in CO2 wordt er CO2 opgenomen in verhouding tot het pCO2 drukverschil met het evenwicht tussen oceaan oppervlak en atmosfeer. pH speelt voor de diepzee – zink/opwellingsplaats oppervlak – atmosfeer uitwisseling nog nauwelijks een rol.

  148. Ferdinand Engelbeen

    Bob Brand,

    Mee eens dat er te veel verschillende onderwerpen worden aangesneden, wat de aandacht afleidt van het hoofdonderwerp: de verdeling van CO2 tussen atmosfeer en oceanen.

    Dat laatste heb ik in mijn reactie op Bart Verheggen uitgebreid toegelicht: het essentiële punt is dat de diepe oceanen ver van verzadigd zijn in CO2, dus nauwelijks of niet last hebben van een dalende pH waarde voor de CO2 uitwisseling met de atmosfeer.

    Tot op heden is er geen essentieel verschil in resultaat tussen het Bern model of soortgelijke modellen en een lineair model. Dat zal pas in de toekomst blijken…

    Daarmee kunnen we deze discussie (voorlopig?) afsluiten…

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