Tagarchief: Methaan

Wat is eigenlijk een broeikasgas?

Eerder en in iets andere vorm verschenen op NU.nl in de serie “Klimaatvragen”

Als de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer stijgt, gaat de temperatuur omhoog. Maar hoe komt dat eigenlijk? En waarom hebben sommige gassen wel deze werking, en andere niet?

Broeikasgassen zijn gassen die warmtestraling opnemen. Die warmte wordt vervolgens weer teruggestraald naar de omgeving. Oók terug naar de aarde, die daardoor een hogere temperatuur krijgt. Dit noemen we het broeikaseffect. Als de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer toeneemt, dan stijgt de temperatuur.

Maar wat maakt een gas dan een broeikasgas?

Verreweg het grootste deel van de lucht, stikstof en zuurstof, is niet alleen doorzichtig voor zichtbaar licht (blauw, geel en rood), maar ook voor warmtestraling (infrarood). Die straling gaat er dus net als zichtbaar licht dwars doorheen. Een aantal andere gassen laat warmtestraling niet zomaar door. Dat zijn broeikasgassen: gassen die een deel van de warmtestraling absorberen. Hoewel hun concentratie in de lucht relatief laag is, is hun effect op de temperatuur groot.

Maar waarom dan? Dat heeft te maken met de vorm van de moleculen waar het gas uit bestaat. En dat is nog best complex: een molecuul kan warmtestraling absorberen als het kan meetrillen met dezelfde golflengte als de warmtestraling. Dat kun je vergelijken met een stemvork die meetrilt met een bepaalde toonhoogte. Het trillende molecuul neemt de warmtestraling in zich op, waardoor de lucht er omheen ook opwarmt. De extra warmte wordt vervolgens in alle richtingen uitgestraald, dus ook terug naar de aarde.

Om warmtestraling te kunnen opnemen, moeten gasmoleculen een beetje kunnen trillen, waarbij de verdeling van elektrische lading binnen het molecuul een beetje verandert. Dat kan alleen als een gasmolecuul uit drie of meer atomen bestaat. Bron: DynamicScience.com.

Een voorwaarde om warmtestraling te kunnen absorberen is dat een molecuul asymmetrisch kan trillen. Simpele, rechte moleculen die uit slechts twee atomen bestaan, zoals zuurstof (O2) en stikstof (N2) kunnen dat niet, en zijn dus geen broeikasgassen. Broeikasgassen bestaan uit drie of meer atomen: bijvoorbeeld CO2 of methaan (CH4). Ook waterdamp (H2O) is een belangrijk broeikasgas.

Lees verder

Advertenties

Een update van het laatste IPCC-rapport door de Royal Society

Historische CO2-concentratie bepaald uit de ijsboorkern van Law Dome, Oost-Antarctica en metingen op Mauna Lao, Hawaï

Een goed idee van de Royal Society: in de hiaat die er tussen het vijfde en het zesde (pdf) IPCC-rapport zit hebben ze een overzicht uitgebracht van de actuele ontwikkelingen in de klimaatwetenschap. Het is een prettig leesbaar rapport geworden. Na de inleiding volgen 13 beknopte hoofdstukken die steeds dezelfde opbouw hebben. Het vertrekpunt is steeds een concrete bevinding uit het laatste IPCC-rapport. Daarna volgt een korte beschrijving van de achtergronden van en de recente wetenschappelijke ontwikkelingen op dat onderwerp. Aan het eind van elk hoofdstuk geeft men steeds aan welke invloed de nieuwste wetenschap zou kunnen hebben op de betreffende IPCC-passage. Een apart document geeft per hoofdstuk een uitgebreide lijst referenties.

Het rapport geeft een goed beeld van de actuele stand van de klimaatwetenschap en van de thema’s waar klimaatonderzoekers zich tegenwoordig mee bezighouden; het document met referenties geeft dan ook nog eens een mooie lijst van recente wetenschappelijke publicaties op die thema’s. Wie daarin is geïnteresseerd zou vooral het rapport zelf moeten bekijken. Want in een blogpost is er niet veel aan toe te voegen. Ik beperk me daarom hier tot een puntsgewijze opsomming van de bevindingen en een aantal interessante afbeeldingen. Maar eerst een citaat uit de inleiding. Zo’n puntige formulering van waar het allemaal om gaat kom je niet vaak tegen:

Human emissions of carbon dioxide and other greenhouse gases have changed the composition of the atmosphere over the last two centuries. This is expected to take Earth’s climate out of the relatively stable range that has characterised the last few thousand years, during which human society has emerged. Measurements of ice cores and sea-floor sediments show that the current concentration of carbon dioxide, at just over 400 parts per million, has not been experienced for at least three million years. This causes more of the heat from the Sun to be retained on Earth, warming the atmosphere and ocean. The global average of atmospheric temperature has so far risen by about 1˚C compared to the late 19th century, with further increases expected dependent on the trajectory of carbon dioxide emissions in the next few decades.

Lees verder

Red de Cabauw curve

Door Bart Verheggen en Hans Custers

Bijna een jaar geleden verscheen er op dit blog een stuk over het dreigende einde van de Keeling curve: de metingen van CO2 in de atmosfeer op Mauna Loa, Hawaii. De Keeling curve werd uiteindelijk (voor de komende vijf jaar) gered door een donatie van een half miljoen dollar van Wendy en (ex-Google-baas) Eric Schmidt.

In het NRC van vandaag bericht Paul Luttikhuis dat de Nederlandse versie van de Keeling curve nu tot een einde dreigt te komen (zie ook zijn NRC blog). De regering wil de financiering van CO2-metingen door ECN, bij het meetpunt van het KNMI in Cabauw, stoppen. Omdat ze niet strikt noodzakelijk zouden zijn.

Daar valt wel wat op af te dingen. Het is belangrijk voor het energie- en klimaatbeleid om goed de vinger aan de pols te houden wat de emissies precies zijn en hoe die zich ontwikkelen. Daarvoor zijn metingen onontbeerlijk. Met name metingen op hoge masten zijn heel nuttig, omdat die representatief zijn voor een groter oppervlak dan grondmetingen (die bijvoorbeeld verstoord kunnen worden door een voorbijrijdende auto).

Deze metingen kunnen bijvoorbeeld als input dienen voor atmosferische simulatiemodellen, en door die in “inverse modus” te draaien kun je dan de emissies uitrekenen. Dit heet inverse modelering, omdat normaalgesproken diezelfde modellen worden gebruikt om vanuit de aangenomen emissies en de meteorologische windvelden de concentratie als functie van tijd en plaats te berekenen. Door input en output om te draaien kun je de aangenomen emissies verifiëren op basis van de observaties. Emissieverificatie dus. Daar heb je natuurlijk wel goede, representatieve metingen voor nodig over langere tijd.

Op basis van deze methode, namelijk het koppelen van toren-metingen aan inverse modelering, is bijvoorbeeld gebleken dat de emissies van methaan en lachgas in een aantal landen toch wel wat hoger waren dan de officiële “emission inventories”. De toren metingen worden ook veelvuldig gebruikt voor “ground truthing” van satelliet gegevens. Een meetmast zoals Cabauw is onderdeel van onze kennis-infrastructuur. Het is niet voor niets gekenmerkt als een zogenaamde “super-site” voor meteorologische observaties.

Cabauw 2
Lees verder

Het effect van emissiebeperkingen op klimaatverandering

Elke ton CO2 veroorzaakt dezelfde hoeveelheid opwarming, ongeacht wanneer of waar het wordt geëmitteerd.
De CO2 emissies nemen nu elk jaar ongeveer met 1.8-1.9% toe; als die stijging doorgaat, is een opwarming van het klimaat met meer dan 2 °C onafwendbaar, zelfs bij een lage klimaatgevoeligheid.
Voor elke temperatuurlimiet geldt dat hogere CO2 emissies in de komende decennia gecompenseerd dienen te worden door lagere emissies met dezelfde hoeveelheid CO2 in latere decennia.
Het terugdringen van de methaan- en roetuitstoot zal de mensheid geen extra tijd geven als niet tegelijkertijd de CO2 emissies worden aangepakt.

Het woord klimaatverandering is onlosmakelijk verbonden met het woord CO2. Eigenlijk is CO2 geen woord maar is het de chemische molecuulformule van de verbinding koolstofdioxide, een gas onder normale omstandigheden. Ik heb inmiddels het vermoeden (maar geen bewijs Smiley face) dat CO2 de meest bekende molecuulformule van de wereld is geworden. De concentratie van CO2 in de atmosfeer is door het menselijke stookgedrag fors aan het oplopen. Dat dit leidt tot een opwarming van de aarde is bijna net zo bekend bij veel mensen als de Rolling Stones dat waren in hun hoogtijdagen.

Naast CO2 spelen andere, door de mens geproduceerde, (afval)stoffen een rol bij de opwarming van onze aarde, zoals methaan of roet. Het verschil tussen CO2 en methaan of roet is dat CO2 een op menselijke tijdschaal zeer lange verblijftijd in de atmosfeer heeft van duizenden jaren; voor methaan en roet is dit hooguit enkele decennia. In het Engels worden deze twee typen stoffen die het klimaat beïnvloeden aangeduid met LLCPs (Long-Lived Climate Pollutants) en SLCPs (Short-Lived Climate Pollutants).
Lees verder

In het datamoeras van een moerasgas

Door Jos Hagelaars

Methaan kennen we als het hoofdbestanddeel van ons aardgas. Het is ook volop aanwezig in de gassen die ontstaan in moerassen, vandaar dat het soms ook moerasgas genoemd wordt. Methaan is tevens een broeikasgas, als de hoeveelheid methaan in de atmosfeer toeneemt wordt het broeikaseffect versterkt. Uiteraard kom je daarom methaan op veel plaatsen tegen in het nieuwe IPCC AR5 rapport. Een rapport dat absoluut een rijke databron is voor geïnteresseerde enthousiastelingen zoals ik en dat meer zekerheid verschaft over de menselijke invloed op het klimaat. Omtrent methaan is er onlangs nog veel meer data beschikbaar gekomen door de publicatie van een onderzoek over het budget van alle ‘sources’ en ‘sinks’ van de methaanemissies, het Global Methane Budget. Ik bevind me hierdoor nu in een datamoeras.

Op basis van het IPCC AR5 rapport en het Global Methane Budget zijn de volgende conclusies te trekken:

  • De hoeveelheid methaan in de atmosfeer is sinds 1750 met 150% gestegen en de hoeveelheid CO2 met 41%.
  • De bijdrage van methaan aan het versterkte broeikaseffect was in 2011 (t.o.v. 1750) 17% en die van CO2 64%.
  • Via een bepaling uit waarnemingen blijkt dat de menselijke methaanemissies inmiddels circa 335 miljard kg per jaar bedragen tegen 218 miljard kg per jaar voor de natuurlijke emissies, een verhouding van 60% tegen 40%.
  • De hoofdmoot van de natuurlijke methaanemissie is afkomstig uit moerasachtige gebieden.
  • 90% van alle methaan wordt opgeruimd via chemische reacties waarbij luchtvervuiling kan optreden in de vorm van het gas ozon.

Lees verder

Permafrost: niet zo permanent

Origineel verschenen op Noorderlicht/Wetenschap24. Achtergrondartikel bij de eerste aflevering van “Klimaatjagers“, zondagavond 8 sept 20:20 op Nederland 2, VPRO.

De ingrijpende gevolgen van ontdooiende grond

Door: Jan Wuite

In de eerste aflevering van Klimaatjagers bezoekt Bernice Notenboom Alaska. Een logische keuze voor het begin van de serie: de klimaatverandering in het Noordpoolgebied is de spreekwoordelijke kanarie in de kolenmijn. Juist het Noordpoolgebied wordt sterk geraakt door de wereldwijde opwarming. Dit uit zich onder meer in een sterke afname van het zomer zee-ijs in de Noordelijke IJszee en de afname van het landijs op Groenland (waarover meer in een latere uitzending).

In de laatste decennia vinden er ook drastische veranderingen plaats in de omvang en dikte van de permafrostlaag op het Noordelijk Halfrond. Wetenschappers onderzoeken deze veranderingen en houden zich bezig met de potentiële gevolgen. Met name de grote hoeveelheden broeikasgassen die bij het ontdooien van permafrost vrij kunnen komen, leiden tot bezorgdheid. Wat is permafrost, en kunnen eventuele veranderingen in de permafrostbedekking klimaatverandering versnellen?

Lees verder

De enorme kosten van ‘Arctic Change’?

Image

Hier en daar (vooral daar ;) ) wordt het nieuwe ‘comment’ in Nature besproken waar prof. Peter Wadhams co-auteur van is. In tegenstelling tot wat ik ‘daar’ lees, voorspelt deze publicatie niet dat: ‘het arctische ijs in de zomer 2015 volledig weg zal zijn.‘ Het artikel gaat over een ander onderwerp en zoals gewoonlijk is het aan te raden om het zelf te lezen:

Vast costs of Arctic change – Whiteman, Hope and Wadhams (pdf, html hier)

Het onderwerp van deze publicatie is de kostenpost ALS er 50 gigaton methaan – uit permafrost in de Oost-Siberische zee – gedurende een periode van ca. 10 jaar vrij zou komen. Whiteman en Hope rekenen voor dat het prijskaartje dan zo’n $60 trillion zou gaan belopen (60.000 miljard dollar) bovenop de andere kosten door klimaatverandering.

Het is vooral een ‘what-if’ studie waarbij het beginjaar 2015 willekeurig gekozen is, en het gaat over de schadepost door een ‘methane release’ die enkele decennia zou duren:

These costs remain the same irrespective of whether the methane emission is delayed by up to 20 years, kicking in at 2035 rather than 2015, or stretched out over two or three decades, rather than one.

Daarvoor hoeft het Arctische zee-ijs niet volledig weg te zijn, zeker niet in zomer 2015. Overigens lijkt het héél onwaarschijnlijk dat er binnenkort zo’n hevige ‘methane release’ aan zit te komen. Gavin Schmidt van RealClimate twitterde al:

Wow. “Highly possible at any time” Shakhova. I could not disagree more. Paleo provides *no* evidence for this level of sensitivity

Lees bijvoorbeeld: Much ado about methane door prof. David Archer op RealClimate.