De vingerafdrukken van het broeikaseffect



18/09/2019 18:30 - Geplaatst door Tom van Leeuwen
De hypothese van "door de mens veroorzaakte klimaatverandering" houdt in dat de toename van de CO2-concentratie het broeikaseffect van de atmosfeer versterkt en dat dit de opwarming van de Aarde als eindresultaat heeft.

Sinds het begin van het geïndustrialiseerde tijdperk rond 1850, stoot de mens een relatief grote hoeveelheid CO2 uit in de atmosfeer door het gebruik van fossiele brandstoffen. Het gevolg van deze emissies is dat tijdens die periode de concentratie van CO2 in de atmosfeer sterk steeg van ongeveer 300 deeltjes per miljoen (ppm) tot meer dan 400, een toename van bijna 40%. Tegelijkertijd steeg de gemiddelde temperatuur in dezelfde periode met ongeveer 1,5 °C met een kleine variatie afhankelijk van de gebruikte gegevensbron.

Er lijkt dus een correlatie te bestaan tussen de concentratie CO2 en de temperatuur van de Aarde in deze periode. Maar het bestaan van een correlatie betekent niet automatisch dat er ook een causaal verband bestaat. Het kan puur toeval zijn dat deze twee concepten zich op een gesynchroniseerde manier ontwikkelen. In een vorig artikel zagen we bijvoorbeeld dat diezelfde correlatie voor andere tijdspannes niet bestaat.

Infraroodstraling

Om na te gaan of er een causaal verband bestaat tussen deze twee concepten, zoeken we naar verschijnselen die inherent zijn aan het vermeende verwarmingsproces als gevolg van een toename van het broeikaseffect. Het zijn de vingerafdrukken die aanwezig moeten zijn als het broeikaseffect werkelijk zou zijn toegenomen. Het meten van die verschijnselen zou ons dan uitsluitsel geven over de geldigheid van de hypothese.
Volgens de hypothese vertraagt de toename van broeikasgassen de afkoeling door infraroodstraling van het aardoppervlak. Deze infraroodstraling wordt geabsorbeerd door broeikasgassen en gedeeltelijk teruggevoerd naar de Aarde. Dit proces zou twee vingerafdrukken achterlaten:
  • In het onderste deel van de atmosfeer, nabij het aardoppervlak, zouden we een toename van infraroodstraling naar het oppervlak moeten waarnemen gevormd door de energie die de Aarde uiteindelijk zou verwarmen
  • Opdat deze energie in het Aardse systeem blijft om zo de Aarde te kunnen verwarmen, moet in de hoogste delen van de atmosfeer de tendens van de uitgaande infraroodstraling constant blijven of in ieder geval, minder snel stijgen dan de straling genoemd in het vorige punt.
Wat we dus in feite zoeken is een verandering in de balans tussen de behouden energie en de energie die verloren gaat in de ruimte. Zonder een verandering van die balans is het onmogelijk dat de Aarde opwarmt door het broeikaseffect.
In dit artikel wordt uitgebreid behandeld hoe deze twee vingerafdrukken zijn verkregen.

De hypothese op de proef gesteld

Uit de combinatie van deze twee kenmerkende vingerafdrukken kunnen we de volgende proef voorstellen om na te gaan of de hypothese klopt:

Proef:
Indien er sprake is van een verhoogd broeikaseffect, zou de stroom van infraroodstraling naar het aardoppervlak toe een geleidelijk stijgende tendens moeten vertonen ten opzichte van de stroom van infraroodstraling richting ruimte.
Als er daarentegen geen duidelijke divergentie is in de tendensen van deze twee infrarode stralingsstromen, zal de initiële hypothese moeten worden weerlegd.

Gelukkig hebben we sinds 2000 dankzij de satellietinstrumenten CERES van de NASA gedetailleerde gegevens over de stromen van infraroodstraling in de Aardse atmosfeer.


In de grafiek bekijken we de gegevens van het satellietmeetsysteem CERES. De lichtrode lijn is infraroodstraling in het bovenste deel van de atmosfeer richting ruimte, terwijl de donkerrode lijn de infraroodstraling voorstelt die in de onderste delen van de atmosfeer richting aardoppervlak gaat.
Het is duidelijk dat de twee lijnen in grote mate overeenkomen. Er zijn periodes van toe- en afname van stralingsniveau's, vooral tijdens de periode 2008-2012 die samenvalt met de opeenvolgende fenomenen van la Niña, el Niño en daarna opnieuw la Niña en tijdens de super-El Niño van 2016, maar men kan in geen geval spreken van een geleidelijke divergentie tussen de tendensen van de twee soorten infraroodstraling.

Conclusie

In de periode van 2000 tot 2018 zagen we een duidelijke toename van de concentratie CO2 in de atmosfeer van de aarde. Tegelijkertijd steeg de gemiddelde aardtemperatuur met 0,3 °C (satellietmetingen van de Universiteit van Huntsville, Alabama (UAH)).
We zien echter geen geleidelijke divergentie in de tendensen van de hoeveelheid infraroodstraling in het bovenste deel van de Aardse atmosfeer in vergelijking met deze hoeveelheid in het onderste deel ervan, een divergentie die noodzakelijkerwijs zou optreden bij een verhoogd broeikaseffect. De vingerafdruk ontbreekt en daarom:
verwerpen we de hypothese van klimaatverandering veroorzaakt door de uitstoot van broeikasgassen door de mens.

Natuurlijke oorzaken

  • Als het handelen van de mens die temperatuurstijging niet veroorzaakt, waar komt het dan door?
    Het begin van de industriële activiteit valt bijna perfect samen met het einde van de koudste periode van de laatste 10 duizend jaar die bekend staat onder de naam "de Kleine IJstijd". De toename van de temperatuur sindsdien is dus niets meer dan de terugkeer naar de 'normale' omstandigheden van het Holoceen van vóór de Kleine IJstijd.

  • Als CO2 een broeikasgas is en de concentratie ervan toeneemt, waarom veroorzaakt dit dan niet de waargenomen temperatuurstijging?
    Ja, dat lijkt een tegenspraak, maar dat is het niet. CO2 absorbeert slechts een klein deel van het elektromagnetische spectrum, vooral straling met een golflengte rondom de 15 micrometer. De overgrote deel van de infraroodstraling wordt niet beïnvloed door CO2.
    Bovendien heeft het CO2-broeikaseffect een logaritmisch traject. Bij het stijgen van de CO2-concentratie is er steeds minder straling binnen de CO2-band van het elektromagnetische spectrum beschikbaar om geabsorbeerd te worden. Wanneer de concentratie boven een bepaalde waarde komt heeft het verhogen van de CO2-concentratie geen meetbare invloed meer op de temperatuur. Dit staat bekend als "verzadiging". Het broeikaseffect van CO2 was reeds verzadigd bij de CO2-niveaus van vóór de Industriële Revolutie. Het heeft dus nooit een grote rol gespeeld in de periode sindsdien. Nadere informatie over de verzadiging van het broeikaseffect aan het begin van het Holoceen: Waarom stopte de opwarming?

Meer weten?

Het eerste deel van dit artikel is een samenvatting van deze studie. Het originele Engelstalige artikel biedt veel meer details over hoe ze tot deze conclusie zijn gekomen. Voordat je aan de tekst begint, is het handig om enkele afkortingen te kennen:
  • DWLWIR - Downwelling Longwave Inward Radiation (langgolvige straling richting aardoppervlak)
  • EALOR - Effective Atmospheric Layer of Outward Radiation (de hoogte waarop straling meer kans heeft om in de ruimte te verdwijnen dan om naar de aarde terug te keren)
  • ToA - Top of Atmosphere
  • sfc - surface

Tom van Leeuwen, september 2019.

 

Donaties

Het gevecht tegen de klimaathysterie vergt tijd! Als je denkt dat ik op de goede weg zit en mijn inspanningen wilt steunen dan zou ik heel dankbaar zijn voor een kleine donatie om deze site in de lucht te houden.


Bedankt!


Waarom stopte de opwarming?

De politieke rapporten van het IPCC zijn gebaseerd op de hypothese dat CO2 de belangrijkste regelknop is van de Aardse temperatuur. Het probleem is dat deze hypothese in het geheel niet overeenkomt met de empirische gegevens waarover de wetenschap beschikt. Men maakt voorspellingen aan de hand van modellen die niet in staat zijn het verleden te ‘voorspellen’.
Lees verder...

Temperatuur versus CO2 - een overzicht

Bij het bespreken van 'klimaatverandering' is het noodzakelijk om na te gaan hoe het klimaat op Aarde in het verleden is veranderd. Dat geeft een indicatie voor de vraag of de huidige veranderingen normaal zijn of niet.

De wereldwijde temperaturen varieerden in de afgelopen 500 miljoen jaar enorm. Afhankelijk van de gebruikte tijdschaal is de huidige temperatuur koud of warm, dus als we het hebben over de "normale temperatuur" moet worden aangeven welke tijdschaal als referentie wordt gebruikt.
Lees verder...

Democratie? Kies zelf!

De afgelopen eeuwen werd de macht van de overheid steeds sterker. De overheid begon zich met steeds meer zaken te bemoeien en de burger, het individu, heeft over steeds meer dingen steeds minder te zeggen.

Het klimaatbeleid is een uitstekend voorbeeld van deze inmenging. De overheid baseert zich op volkomen onbetrouwbare gegevens en onbewezen hypotheses en denkbeelden en de gevolgen van deze inmenging treffen iedereen. Op dit moment staan overheden wereldwijd op het punt om de goedkope en betrouwbare energiebronnen, die de basis vormen voor onze economische voorspoed, ontoegankelijk te maken. Het resultaat is verstrekkend.
Lees verder...

Atmosferische CO2-verspreiding

Op de bovenstaande wereldkaart zien we het gemiddelde niveau van koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer gedurende vijf weken in 2014. Credit: NASA / JPL-Caltech.
Lees verder...

Een eenvoudig CO2-model

In deze video presenteert professor in de Astronomie Michael Merrifield (Universiteit van Nottingham) een eenvoudig model van het CO2-broeikaseffect.

Hij laat wolken, albedo-effect, oceaaninteractie, zonnecycli en veel andere factoren die het klimaat beïnvloeden buiten beschouwing en bespreekt alleen de CO2-straling in de atmosfeer.

Zijn belangrijkste argument is dat wanneer de CO2-concentratie stijgt, de atmosfeer vanuit een hogere luchtlaag begint te emitteren. De temperatuur van die emitterende luchtlaag moet -18 °C zijn. Dus als de -18 °C temperatuurlaag hoger in de atmosfeer komt te liggen en de atmosfeer 6,5 ° C opwarmt voor elke kilometer die we vanaf die laag dalen, zal de oppervlaktetemperatuur omhoog gaan.
Lees verder...

Waterkrachtcentrales en broeikasgassen

Waterkracht is een van de schoonste beschikbare energiebronnen. De enige nadelen die tot nu toe bekend zijn, zijn de impact op het landschap en het risico dat een dam breekt door aardbevingen. Een zorgvuldige keuze van de locaties en hoge bouwnormen kunnen deze problemen voorkomen.

Naast elektriciteitsopwekking helpen dammen ook om de waterstroom in de rivieren te reguleren, waardoor ze beter bevaarbaar worden en bruikbaar zijn voor irrigatie.

Dus over het algemeen lijkt het vrij positief, maar recent onderzoek heeft een nieuw nadeel van waterkracht "ontdekt" en het is een gebruikelijke verdachte: broeikasgassen.
Lees verder...

De wereld heeft meer CO2 nodig

Interview met Professor William Happer van Princeton University. William Happer is een gerenommeerd natuurkundige, gespecialiseerd op het gebied van atomaire fysica, adaptieve optica en spectrometrie. Dit interview uit 2015 maakt deel uit van de serie 'Conversations that Matter'.

Enkele citaten uit dit interview:
Lees verder...