Tagarchief: koolstofcyclus

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

De vergroening van de aarde – over de bomen, het bos en andere zaken

Vergroening volgens de NVDI-index. Bron: Matthias Forkel

De aarde vergroent. Daar zijn zo ongeveer alle deskundigen het wel over eens. En het is weinig aannemelijk dat de natuur uit zichzelf besloten heeft om maar eens een tandje bij te schakelen. Het ligt er dus dik bovenop dat die vergroening het – deels bedoelde en deels onbedoelde – gevolg is van menselijke activiteiten. Tot zover het eenvoudige deel van het verhaal. Want wie er wat dieper induikt ziet al snel dat het knap ingewikkeld is om op wat meer detailniveau te begrijpen wat er precies gebeurt. Bijvoorbeeld omdat er zoveel factoren meespelen, die elkaar ook nog eens kunnen beïnvloeden. Maar ook omdat het nog niet zo makkelijk is om die vergroening te meten, of zelfs maar te definiëren. Een artikel dat in november verscheen in Nature Ecology & Evolution illustreert dat: Enhanced peak growth of global vegetation and its key mechanisms van Huang et al..

De complexiteit van het onderwerp en de verschillen tussen onderzoeksmethodes verklaren waarschijnlijk waarom de resultaten van verschillende studies nogal uiteenlopen, of dat op het eerste gezicht lijken te doen. In 2016 constateerden Zhu et al., weliswaar met een forse onzekerheidsmarge, dat CO2-fertilisatie de belangrijkste oorzaak van de vergroening was. Huang et al. komen tot een ander resultaat. Volgens hen zijn drie factoren, elk in min of meer gelijke mate, samen verantwoordelijk voor ongeveer 60% van de vergroening. Behalve CO2-fertilisatie spelen ook de depositie van stikstof en landbouw een rol van betekenis. Ook veranderingen van temperatuur, hoeveelheid neerslag en de hoeveelheid invallend zonlicht kunnen van invloed zijn. De afbeelding hieronder laat zien welke factor waar op aarde het meest bepalend is.

Dominante factoren van vergroening: roze: temperatuur, geel: invallend zonlicht, blauw: neerslag, rood: landbouw, oranje: stikstofdepositie, groen: CO2-fertilisatie. Stippen markeren gridcellen waar de vergroening statistisch significant is. Bron: Huang et al.

Lees verder

Thoenes en Berkhout preken voor eigen parochie in Elsevier

De Global Warming Index: verloop van de mondiale temperatuur (in zwart en rood) en van menselijke (geel) en natuurlijke (blauw) factoren die het klimaat beïnvloeden

Ooit, jaren geleden, las ik vrijwel elke dag wel een verhaal van iemand die de menselijke invloed op het klimaat, of de wetenschap daar achter, bestreed. Dat was best leerzaam. Niet omdat er zo veel bruikbare informatie in die verhalen stond, maar omdat ik allerlei beweringen uit dat stuk ging controleren op waarheidsgehalte, logica, consistentie en wetenschappelijke onderbouwing. Natuurlijk bleef er van al die beweringen dan maar bar weinig overeind. En al factcheckend kwam ik beetje bij beetje meer te weten over het klimaat en begon ik ook wat te begrijpen van de wetenschap op dit onderwerp.

Na een tijdje begon die leermethode steeds minder goed te werken. Er bleven steeds minder dingen over om te checken, omdat ik ze allemaal al een keertje had gezien. Wel begon ik nu te leren hoe de mensen die zichzelf “sceptisch” noemen zich gedragen in discussies over het klimaat. Ze blijven simpelweg steeds nagenoeg hetzelfde repertoire aan beweringen en claims herhalen, zonder ooit serieus in te gaan op tegenargumenten. Waar ze vaak zeggen dat ze discussie willen, zijn ze in de praktijk juist steeds weer bezig met het ontwijken daarvan. Wat lijkt op een discussie is in werkelijkheid niet meer dan een eindeloze herhaling van (min of meer) dezelfde claims en weerleggingen. Een schijndebat. Van echte scepsis – niet alles wat er wordt gezegd klakkeloos voor waar aannemen – is ook geen sprake. Dit is pseudoscepsis: alles wat in strijd is met de vooraf bepaalde mening wordt niet alleen afgewezen, men neemt zelfs niet de moeite om er serieus naar te kijken. En wat wel overeenkomt met de eigen mening wordt kritiekloos omarmd.

Hoewel ik in de loop der tijd wel wat geleerd heb over pseudoscepsis, echt begrijpen doe ik het niet. Het lukt me niet om me echt te verplaatsen in iemand die wel een discussie zegt te willen voeren, maar nooit de moeite neemt om argumenten van anderen echt te onderzoeken. Omdat het natuurlijk nooit lukt om die ander te overtuigen als je je niet in zijn argumenten verdiept. Maar ook omdat het onderzoeken van tegenargumenten zo’n goede manier is om de eigen mening aan te scherpen en zo nodig bij te stellen.

Mijn onbegrip van pseudoscepsis steeg naar nieuwe hoogten toen ik het – nota bene prominent op de voorpagina aangekondigde – opiniestuk van Guus Berkhout en Dick Thoenes in Elsevier Weekblad (betaalmuur) van 13 oktober las. Deze emeritus hoogleraren lijken zo’n beetje alle wetenschappelijke kennis over het klimaat, samen met de overwegingen van energiedeskundigen en –bedrijven en van economen en beleidsmakers die zich bezighouden met de energietransitie of het klimaat, op één grote hoop te gooien: die van het milieuactivisme. Wel zo makkelijk; dan hoeven ze zich er niet echt in te verdiepen om toch vast te kunnen houden aan de overtuiging dat ze het zelf allemaal veel beter weten. Het gevolg is dat ze nogal druk zijn met het weerleggen van beweringen die geen zinnig mens ooit zal doen.

Als ik een manier zou weten om tot een zinnig, constructief gesprek te komen met deze heren, dan zou ik het zeggen. Maar ik heb werkelijk geen idee hoe dat zou moeten. Er zit daarom weinig anders op dan nog maar weer eens ingaan op de inhoudelijke missers in het stuk van Berkhout en Thoenes (hierna: B&T). Misschien is dat ook wel preken voor eigen parochie. Maar dan nog lijkt het me zinvol om, met onderbouwing, aan te geven waar ze de plank misslaan. Met daarbij de kanttekening dat het onbegonnen werk is om op alle onjuistheden en drogredenen in te gaan. Ook met het beperkte aantal punten dat ik er uit pik zal dit stuk al wel weer veel langer worden dan eigenlijk mijn bedoeling was. Wie liever een wat kortere respons leest: de column hierover van Rosanne Hertzberger in het NRC van afgelopen zaterdag kan ik van harte aanbevelen. Lees verder

Is de opwarming van de aarde nog te beperken tot 1,5°C?

Reactie van de auteurs op de onjuiste berichtgeving in de media over hun artikel.

Er was de afgelopen week weer eens de nodige opschudding in de klimaatwereld. Aanleiding was een artikel van grotendeels Britse klimaatonderzoekers in Nature Geoscience. Of eigenlijk, zo vermoed ik tenminste, het bericht hierover van The Independent. Die krant heeft niet de gewoonte de menselijke invloed op het klimaat te ontkennen, maar had nu de subkop: “Previous climate models may have been ‘on the hot side’ ”. Het spreekt voor zich dat de welbekende desinformatiekanalen daar gretig bovenop doken en het nog eens stevig aandikten om aldus tot de conclusie te komen dat de Grote Ommekeer in de mainstream klimaatwetenschap nu werkelijk was begonnen. Onzin natuurlijk. De onderzoekers zagen zich, twee dagen nadat hun artikel in Nature Geoscience was verschenen, genoodzaakt dit duidelijk te maken in een bericht op de website van de universiteit van de hoofdauteur en wat uitgebreider in een ingezonden stuk in The Guardian.

Het artikel – “Emission budgets and pathways consistent with limiting warming to 1.5 °C” van Richard J. Millar et al. – behandelt bijzonder complexe materie. Toch zijn een paar oogopslagen op de resultaten voldoende om te zien dat van een Grote Ommekeer in de klimaatwetenschap geen sprake kan zijn. Die resultaten vallen namelijk keurig binnen de waarschijnlijkheidsintervallen zoals die steeds worden aangegeven door de wetenschap, onder meer in de rapportages van het VN klimaatpanel IPCC. Sterker nog, het draait hier om iets dat duidelijk door het IPCC is aangegeven in hun laatste rapport: het zwarte vlekje linksonder in onderstaande afbeelding (figuur 2.3 uit het AR5 Synthesis Report). Dat vlekje laat zien dat de temperatuur in het eerste decennium van deze eeuw iets onder het gemiddelde lag – maar wel ruim binnen de onzekerheidsmarges – van wat was berekend op basis van de geschatte cumulatieve CO2-emissies. Millar et al. hebben die afbeelding geactualiseerd tot 2015 en zien dan hetzelfde verschijnsel. Dat zou implicaties kunnen hebben voor het zogenaamde koolstofbudget: de totale hoeveelheid CO2 die we nog uit kunnen stoten om de opwarming beneden een bepaalde grens (meestal 1,5 of 2°C) te houden. Lees verder

De grenzen van de klimaatgevoeligheid

eft2152-fig-0001

We schrijven hier veel en vaak over klimaatgevoeligheid. Met reden: aan de hand van klimaatgevoeligheid kan goed inzichtelijk gemaakt worden hoeveel invloed menselijke CO2-emissies op het klimaat hebben, of kunnen hebben. Zowel binnen de wetenschap als in de communicatie over de wetenschap is het bijzonder prettig om het klimaateffect van broeikasgassen in één getal te kunnen vangen. Maar er zitten wel wat adders onder het gras.

Klimaatgevoeligheid betekent: de stijging van de mondiaal gemiddelde temperatuur die optreedt als gevolg van een verdubbeling van de CO2-concentratie. Eigenlijk is klimaatgevoeligheid dus het meeste eenvoudige klimaatmodel dat er bestaat: het klimaateffect van CO2 gevangen in één getal. Die eenvoud is de kracht van het model, maar tegelijkertijd ook de zwakte. Het klimaatsysteem is namelijk niet zo simpel. Het is daarom goed om te beseffen dat schattingen van klimaatgevoeligheid een vereenvoudigde benadering zijn en dat klimaatgevoeligheid allerminst een fysische constante is.

Omdat klimaatgevoeligheid zo’n veelbesproken onderwerp is, kan het geen kwaad om de basisbeginselen en de voetangels en klemmen van dit begrip nog eens op een rijtje te zetten. Een afgelopen najaar in Earth’s Future verschenen artikel – Prospects for narrowing bounds on Earth’s equilibrium climate sensitivity van Stevens et al. – is aanleiding en, grotendeels, leidraad voor dit stuk. Aan het eind ga ik nog even in op een interessante suggestie die Stevens et al. doen voor toekomstig klimaatonderzoek. Lees verder

Toekomstige CO2-concentraties

Gastblog van Guido van der Werf

.Met simpel doortrekken van de ontwikkelingen van de laatste 15 jaar komen we dicht in de buurt van het hoogste IPCC scenario wat CO2 uitstoot betreft, het zogenaamde RCP8.5 scenario.
.Onzekerheden in hoeverre het land en oceanen CO2 blijven opnemen zijn belangrijk en vormen een van de grote onzekerheden wat toekomstige klimaatverandering betreft.
.­­•Ongeveer een kwart van de forcering van het RCP8.5 scenario zit in niet-CO2 factoren waarin met name methaan een belangrijke rol speelt.
.­­•Zelfs als je deze niet-CO2 factoren buiten beschouwing laat kom je met lage waardes van klimaatgevoeligheid rond of boven de 2 graden opwarming in 2100 uit. Het meenemen van deze factoren of hogere klimaatgevoeligheden leveren uiteraard meer opwarming op, en vice versa.

Om toekomstige klimaatverandering te berekenen zijn grofweg 4 factoren van belang: klimaatgevoeligheid, de netto klimaatforcering, de benodigde tijd om een nieuw evenwicht te bereiken, en natuurlijke factoren. De klimaatgevoeligheid heeft de laatste weken veel aandacht gekregen, met name vanwege een rapport van Nic Lewis en Marcel Crok waar een lagere klimaatgevoeligheid uit kwam dan de 1.5-4.5 graden opwarming per CO2 verdubbeling van het laatste IPCC rapport.

Dit blogbericht gaat over de klimaatforcering en dan met name over de toekomstige uitstoot en atmosferische concentratie van CO2. Met behulp van 8 grafieken laat ik zien wat voor factoren belangrijk zijn en wat de toekomstige CO2 concentratie zou kunnen zijn bij ‘business as usual’, oftewel bij geen mitigatie. Naast CO2 zijn er uiteraard ook andere factoren van belang inclusief emissies van methaan (CH4) en lachgas (N2O) maar die laat ik hier grotendeels buiten beschouwing.
Lees verder

Een warme en zure toekomst?

Gast-blog van frequent reageerder Jos Hagelaars:

De fysische aspecten van het molecuul CO2 geven aanleiding tot zeer verhitte discussies en zelfs tot bedrog, infiltratie of klokkenluiden. Hollywood kan er zijn voordeel mee doen in de toekomst. Naast de fysische gevolgen van de menselijke output van enorme hoeveelheden van die drie atomen, kleven er wat minder bekende chemische consequenties aan die 800 teramol CO2 (36 gigaton[2]) die nu per jaar de lucht in vliegen. Als gevolg van de opname van CO2 uit de atmosfeer door de oceanen daalt de pH (een maat voor de zuurtegraad) van het zeewater, een fenomeen dat bekend staat onder de naam Ocean Acidification.

De vraag is nu wat die verzuring van de oceanen gaat betekenen voor het leven in de oceanen. In Science[1] is onlangs een review artikel gepubliceerd van Hönisch en 21 andere wetenschappers, waaronder Dr. Appy Sluijs van de Universiteit van Utrecht, waarin gekeken is naar soortgelijke gebeurtenissen in het geologische verleden.

Lees verder