Categorie archief: CLOUD

Zin en onzin over de rol van stofdeeltjes bij het ontstaan van wolken

Er zijn de laatste tijd zo hier en daar weer verhalen verschenen over de rol van aerosolen bij het ontstaan van wolken, waarin niet zelden feit en fictie door elkaar worden gehaald. Dit naar aanleiding van drie nieuwe artikelen (zie voor meer informatie over deze onderzoeken het nieuwsbericht van Nature) die diep ingaan op het ontstaan van die aerosolen. Omdat hier zoveel misverstanden over bestaan, kan het geen kwaad om eens wat zaken op een rijtje te zetten.

Om bij het begin te beginnen: de eerste factor die bepaalt of er wel of geen wolken ontstaan op een bepaalde plek is de luchtvochtigheid. Als lucht niet verzadigd is met waterdamp, ofwel bij een relatieve vochtigheid beneden de 100%, kunnen er geen wolken ontstaan. Als lucht wel verzadigd is kan dat wel, maar er is nog iets nodig.

De complicatie zit ‘m in het fenomeen faseovergang. De overgang van een stof tussen vaste, vloeibare en gasfase heeft vaak een duwtje in de rug nodig om op gang te komen. Dat is bijvoorbeeld te zien in een glas bier of frisdrank: de koolzuurbelletjes ontstaan alleen op bepaalde plekken, waar ze zich kunnen ontwikkelen bij microscopisch kleine oneffenheden in het glas. Kookvertraging in een magnetron is ook een bekend fenomeen: water kan opgewarmd worden tot boven het kookpunt, maar pas overgaan in de gasfase door de schok als het glas uit de oven wordt gepakt. Voor de condensatie van waterdamp tot druppeltjes of ijskristallen in de lucht geldt iets vergelijkbaars: helemaal zuivere lucht kan oververzadigd raken met waterdamp zonder dat er direct wolken ontstaan. Kleine stofdeeltjes in de lucht (aerosolen) kunnen hier het duwtje in de rug geven: watermoleculen condenseren op die deeltjes, die vervolgens uitgroeien tot druppeltjes of ijskristallen. Dergelijke stofdeeltjes worden wel condensatiekernen genoemd. Op Youtube wordt dit effect zichtbaar gemaakt met een eenvoudig experimentje (met excuses voor de muziek).

In een volledig stofvrije aardatmosfeer zouden minder wolken voorkomen dan in een atmosfeer die wat stoffiger is. Zonder de aanwezigheid van stofdeeltjes condenseert water niet zo snel: de relatieve vochtigheid kan dan oplopen tot 400%. (Een gevolg van het zogenaamde Kelvin effect.) In de aardatmosfeer zijn altijd wel wat stofdeeltjes aanwezig en zal een dergelijke oververzadiging daarom nooit voorkomen; de oververzadiging blijft beperkt tot enkele procenten. Omdat er altijd wel condensatiekernen aanwezig zijn is in de praktijk de luchtvochtigheid de bepalende factor voor het al of niet ontstaan van wolken. De mate van oververzadiging bepaalt hoeveel wolken er ontstaan, of beter: hoeveel waterdamp er condenseert.

De hoeveelheid condensatiekernen heeft vooral invloed op de eigenschappen van de bewolking. Het ligt voor dat hand dat er, in elk geval in eerste instantie, meer en kleinere druppeltjes zullen ontstaan naarmate het aantal condensatiekernen toeneemt. Elke condensatiekern vormt immers het begin van een druppeltje, als er meer condensatiekernen zijn wordt de hoeveelheid waterdamp die condenseert over meer druppeltjes verdeeld. Wolken worden dan witter: ze reflecteren meer zonlicht en hebben dus een afkoelend effect op het klimaat. Bovendien regenen de kleinere druppeltjes minder snel uit, waardoor deze wolken een langere levensduur hebben. Lees verder

Advertenties

De sceptische top 10 of: waarom klimaatsceptici ongeloofwaardig zijn (7 t/m 9)

Gastblogger Hans Custers behandelt “De 10 redenen waarom er geen klimaatcatastrofe komt” van Climategate.nl

7. De zon was in de tweede helft van de 20e eeuw actiever dan in duizenden jaren daarvoor en het is logisch dat de temperatuurstijging daarna nog een tijdje doorgaat
8. Sinds 2007 is de zon geleidelijk aan het inslapen en krijgen we vanaf 2013 volgens Prof. De Jager een Dalton minimum (koude fase uit kleine ijstijd) en volgens anderen zelfs een bitterkoude herhaling van het Maunder minimum
9. Onderzoek van Bas van Geel levert keihard bewijs voor de extreme gevoeligheid van het klimaat voor veranderingen van de zon

Daar hebben we de zon nog een keer. Die was in punt 5 al voorbij gekomen, maar blijkbaar was dat niet genoeg. Misschien is die extra aandacht wel terecht, want de zon is nu eenmaal de drijvende kracht van het klimaat. Zonder zon zouden we helemaal geen klimaat hebben, zou je zelfs kunnen zeggen.

Deze drie argumenten over de zon leggen meteen een probleem bloot. Er komen al jarenlang allerlei sceptische theorieën voorbij over de zon die elkaar deels overlappen, deels heel andere kanten opgaan en elkaar soms zelfs tegenspreken. Het lijkt wel of de meeste klimaatsceptici naar believen uit al deze theorieën de elementen plukken die ze op een bepaald moment van pas komen, waardoor het nogal onduidelijk wordt wie wanneer welke theorie wel of niet serieus neemt.

sunspotnumbers_strip

Activiteit van de zon sinds 1600

Het klopt wel dat de zon in de tweede helft van de vorige eeuw behoorlijk actief was. Zeker actiever dan in honderden jaren daarvoor en misschien waren het er zelfs wel duizenden. Hoe het precies zit ligt er aan hoe je zonne-activiteit definieert en welke reconstructie je bekijkt. Het vervelende nieuws voor de aanhangers van zonnetheorieën is wel dat de top van die activiteit rond het midden van de twintigste eeuw lag. En dat er vooralsnog geen zinnige verklaring is voor een invloed van de zon op de snelle opwarming die in de jaren zeventig begon. Een beperkte invloed van die actieve zon op de temperatuurstijging tot het midden van de 20e eeuw wordt trouwens algemeen geaccepteerd door de wetenschap. De invloed van variaties in zonneactiviteit op het klimaat is goed in te schatten, omdat er voldoende bekend is over de variaties in zonnestraling die daarmee samenhangen. Lees verder

Wetenschapsjournalistiek, deel II: ‘false balance’ in berichtgeving over CLOUD experiment bij CERN

In de vorige post had ik nog een deel II beloofd over ander stukje in hetzelfde wetenschapskatern. In tegenstelling tot het stuk over Pluto worden hierin verschillende interpretaties naast elkaar gepresenteerd, zonder informatie over de relatieve geldigheid ervan. Als de ene interpretatie wetenschappelijk veel robuuster is dan de andere, leidt dat tot meer verwarring dan inzicht. Dit fenomeen wordt ook wel ‘false balance’ genoemd.

Dit stukje gaat over het CLOUD experiment bij CERN, met de tenenkrommende titel:

Iéts doet de kosmos toch wel met wolkenvorming op aarde

Huh? Dat kun je helemaal niet afleiden uit de net gepubliceerde CLOUD resultaten. Daarin werd aangetoond dat minuscuul kleine fijn stof deeltjes (aerosolen) gevormd kunnen worden via verschillende wegen (zwavelzuur, ammonia, organische verbindingen, ionen). Volledig volgens verwachting wordt aerosolvorming o.a. gestimuleerd door meer ionen (elektrisch geladen deeltjes). Deze deeltjes zijn echter nog een factor 100.000 te klein om wolkenvorming en het klimaat te beinvloeden. Een merkbare invloed van kosmische straling op het klimaat (via kosmische straling -> ionenvorming   -> aerosolvorming -> aerosolgroei -> wolkenvorming -> afkoeling) is met deze studie nog lang niet aangetoond. Dat ionen aerosolvorming kunnen versterken is niets opzienbarends (dat was al bekend) en is ook niet de zwakke schakel in de bovengenoemde keten van oorzaak -> effect. De gekozen titel geeft dus een verkeerd beeld van de betekenis van deze studie.

De hoofdauteur van de studie, Jasper Kirkby, wordt geciteerd met een aantal zinnige uitspraken, die de media hype omtrent dit onderzoek in perspectief plaatsen:

het is een enorme en onterechte extrapolatie om te zeggen dat we op dit moment een effect op het klimaat hebben gevonden

Daarnaast wordt ook Henrik Svensmark aan het woord gelaten, die heilig gelooft in een kosmische oorzaak van de huidige opwarming. Maar er wordt niet genoemd dat de hoeveelheid kosmische straling geen neergaande trend vertoont in de afgelopen 50 jaar, en dat die dus geen rol kan hebben gespeeld in de sterke opwarming van de laatste 35 jaar. Een simpelere en meer sluitende argumentatie dat Svensmark’s hypothese niet klopt valt nauwelijks te bedenken.

Boven: kosmische straling (via RC). Onder: Temperatuurafwijking (GISS, via WfT). Beiden van 1950-2010

Als je dan persé een andere stem aan het woord wilt laten, geef de lezer dan in ieder geval dergelijke belangrijke context over de validiteit van iemands ideeen.

Kirkby is zelf ook een proponent van de kosmische straling-klimaat hypothese, dus in die zin is het erbij halen van Svensmark totaal overbodig, zelfs vanuit een ‘correct balance’ perspectief. Wel is Kirkby een heel stuk genuanceerder en wetenschappelijker in zijn publieke uitlatingen.

Disclaimer: Ik was zijdelings betrokken bij de eerdere CLOUD experimenten bij CERN (ik herinner me nog een uitspraak van Kirkby tijdens een bepaald experiment: “completely underwhelming!”) en ken velen van de auteurs van het recente Nature artikel (wat overigens een heel robuust stuk werk was).