Het broeikaseffect - het hele verhaal

De broeikashypothese staat op losse schroeven! Het werd ons decennialang voorgespiegeld als de grootste bedreiging voor het leven op aarde en dus voor de mensheid. Hele economieën zijn ervoor opgeofferd, en er worden nog altijd miljarden geïnvesteerd in een poging om de klimaatcrisis -die het broeikaseffect zou veroorzaken- te voorkomen. Geen van de voorspellingen die zijn gebaseerd op deze hypothese komen uit, en steeds meer mensen, wetenschappers en gelukkig ook politici beginnen in te zien dat er hier iets niet klopt.
En zo is het ook! Er klopt inderdaad iets niet, maar het is iets anders dan je zou verwachten. Het broeikaseffect -zoals dat ons wordt verteld door nationale overheden en de VN- bestaat inderdaad en zou inderdaad een beetje opwarming kunnen veroorzaken, maar er zit een verraderlijk addertje onder het gras. Ze vertellen ons namelijk niet het hele verhaal!

Daar gaan we hier verandering in brengen, met drie argumenten:

1. De verzadiging van het CO₂-broeikaseffect. Dit argument -gebaseerd op een metingenmodel van de Amerikaanse Luchtmacht (MODTRAN)- wordt ondertussen al nauwelijks meer bestreden en toont aan dat de toename van de CO₂-concentratie in de atmosfeer geen meetbare invloed meer heeft op het klimaat.
2. Het atmosferische venster. Dit argument is een verlenging van de broeikashypothese en toont theoretisch aan dat het broeikaseffect geen opwarming kan veroorzaken.
3. Thermalisatie en convectie. Dit argument is gebaseerd op repliceerbare experimenten en toont aan dat de invloed van het broeikaseffect beperkt is tot minder dan 1% van het totale warmtetransport in de lage aardse atmosfeer, de luchtlaag tot 100 meter waar de vermeende opwarming grotendeels plaats zou moeten vinden.

1. De verzadiging van het CO₂-broeikaseffect

In de discussies over Global Warming en Climate Change gaat het voornamelijk om het broeikaseffect van CO₂, omdat dat gas vrijkomt bij de verbranding van de zogenaamde fossiele brandstoffen. Op deze manier kan de mensheid, en dan vooral haar stormachtige ontwikkeling na de Kleine IJstijd, als vermeende hoofschuldige worden aangewezen voor de temperatuurstijging (iets wat overigens wordt tegengesproken door repliceerbaar isotopen-onderzoek naar de verhouding van C₁₂, C₁₃ en C₁₄ in de atmosfeer, maar daarover méér in een later artikel).

De verzadiging van het CO₂-broeikaseffect komt er in grote lijnen op neer dat CO₂ slechts een heel smalle band van het totale infrarood-spectrum kan absorberen, namelijk straling met een bandbreedte rondom de 15 micrometer. Alle andere IR-straling passeert de CO₂-moleculen ongehinderd. Dit betekent dat slechts een beperkte hoeveelheid warmte door CO₂ kan worden geabsorbeerd, en dat er dus een bepaalde concentratie is waarbij álle straling die CO₂ kán absorberen reeds wordt geabsorbeerd, en dat het toevoegen van méér CO₂ aan de atmosfeer geen meetbare invloed meer heeft op de temperatuur.

Nu blijkt uit het MODTRAN-model, dat deze verzadigingsconcentratie ongeveer 100 ppm is (100 parts per milion = 0,01% van de deeltjes).
Het MODTRAN-model is een beschrijvend model, gebaseerd op werkelijke metingen, het is dus géén voorspellend model, waar de laatste tijd zulke slechte resultaten mee worden geboekt.
Het idee achter dit model is dat voor iedere concentratie CO₂ -terwijl de rest van de parameters constant blijven- de hoeveelheid uitgestraalde energie per golflengte kan worden bepaald.
Hier vind je een werkende online versie van het MODTRAN-model.

Probeer met waardes 0, 10, 50, 100, 200, 400 en 800 voor de CO₂-concentratie en de verzadiging is duidelijk zichtbaar. Het resultaat verandert vanaf 100 ppm nauwelijks meer.

Aan de verzadiging van het CO₂-broeikas effect is reeds een eerder artikel gewijd: De verzadiging van het CO₂-broeikaseffect.

Het tegenargument van de alarmisten (terugkoppeleffect) wordt hier besproken.

Veel van het werk omtrent de verzadiging van het CO₂-broeikaseffect is verricht door de professoren William Happer en William van Wijngaarden. In ons artikel over de verzadiging van het CO₂-broeikaseffect staat een video van een presentatie door Prof. Van Wijngaarden.
Ook zeer aan te raden is dit Interview met William Happer.

De conclusie van dit eerste argument is dat de toename van de CO₂-concentratie geen meetbare invloed heeft op het klimaat. Dit is op zich al heel belangrijk, en betekent dat alle initiatieven zoals Net Zero, de compensatie van CO₂-uitstoot en vele andere zotte initiatieven om de economie te schaden geen enkel effect kunnen hebben en dus volledig overbodig zijn.

2. Het atmosferische venster

Hier wordt het nóg interessanter. Ging het eerste punt voornamelijk over CO₂ en was de conclusie nog vrij zwak ("geen meetbare invloed" in plaats van "geen enkele invloed"), dit tweede argument gaat over álle broeikasgassen, dus het complete broeikaseffect, en kunnen we de conclusie zonder voorbehoud formuleren ("het broeikaseffect kan geen enkele invloed hebben op de temperatuur").

Het uitgangspunt van dit tweede argument is de broeikasgas-hypothese zelf:
1- We definiëren voor het gemak de rotsachtige bodem of het oceaanoppervlak als 'het aardoppervlak'.
2- De aarde ontvangt energie van de zon in de vorm van zichtbaar licht en uv-straling.
3- Deze straling verwarmt het aardoppervlak.
4- Dit verstoort de energiebalans, en om het evenwicht te herstellen straalt de aarde energie uit naar de atmosfeer in de vorm van infrarode straling. Het aardoppervlak koelt daardoor af.
5- Een gedeelte van deze infrarode straling wordt geabsorbeerd door broeikasgassen.
6- Deze broeikasgassen stralen de energie weer terug naar het aardoppervlak ('back-radiation').
7- Hierdoor warmt het aardoppervlak weer op.
8- Het gevolg van dit hele proces is dat de aarde minder afkoelt dan zonder die broeikasgassen het geval zou zijn geweest.
9- Dit leidt tot een geleidelijke opwarming van de aarde.
10- Paniek! Net Zero! Belastingen! CO₂-compensatieplannen! CO₂-certificaten! Biomassa-centrales! Weg met onze industrie! Nee! Beter nog: weg met ons! Papieren rietjes! Verstand op nul, want "the science is settled"!

Dit verhaal klinkt heel aannemelijk. Zó aannemelijk dat opportunistische politici hun politieke carrière op het spel zetten om er alles aan te doen om dit proces te stoppen, en corrupte (of supernaïve) wetenschappers vervallen in een soort groepsdenken dat hun individuele kritische denkvermogen uitschakelt. Als je je op een andere manier uitlaat kun je je academische carrière wel gedag zeggen.

Hoe aannemelijk dit verhaal ook klinkt, het is niet compleet!
Immers, wanneer de infrarode energie wordt teruggestraald naar het aardoppervlak, blijft de energiebalans uit evenwicht. Wat er dan dus gebeurt, is dat het aardoppervlak opnieuw een poging doet om het energiebalans te herstellen en dus opnieuw energie uitstraalt naar de atmosfeer, deze keer met een bandbreedte of frequentie die hoogstwaarschijnlijk verschillend is dan de vorige keer. De stappen 4-7 vinden dan opnieuw plaats.
Zolang de energie wordt geabsorbeerd en teruggestraald door broeikasgassen herhalen de stappen 4-7 zich.
Maar vroeg of laat zal de energie niet worden geabsorbeerd. De energie zal met zekerheid niet worden geabsorbeerd wanneer de uitstraling plaatsvindt met een golflengte die deel uitmaakt van het zogenaamde atmosferische venster (atmospheric window) van 8-12 micrometer, waar geen broeikasgassen actief zijn.
Dit betekent, dat álle energie die door het aardoppervlak moet worden uitgestraald om de warmtebalans in evenwicht te houden, vroeg of laat met zekerheid wordt uitgestraald.
De conclusie moet dus zijn dat het broeikaseffect geen enkele invloed kan hebben op de temperatuur van de aarde.

Als je de analogie met een "broeikas" wilt aanhouden gaat het hier om een broeikas met de ramen open. De warmte die niet door het dak kan ontsnappen, ontsnapt gewoon door de ramen.

Het basisidee voor dit argument komt voor uit het baanbrekende en innoverende werk van Kevin Kirchman. Hier zijn Youtube-presentatie op het kanaal van Tom Nelson.

3. Thermalisatie en convectie

Terwijl het voorafgaande argument nog een logische voorzetting was van de broeikasgas-hypothese, en dus zuiver theoretisch zónder enig emperisch bewijs, wil ik hier afsluiten met een argument dat de hele broeikasgas gedachte inruilt voor een geheel nieuw model voor het warmtetransport in de aardse atmosfeer. De broeikasgassen spelen enkel een rol aan het begin en aan het eind van de reeks gebeurtenissen die energiebalans van de aarde in evenwicht houden.
Deze redenatie is wetenschappelijk-experimenteel onderbouwd en maakt definitief een einde aan de gedachte dat het broeikaseffect de aarde kan opwarmen.

Warmtetransport in de atmosfeer kan op drie manieren plaatsvinden:
1- Conductie. Dit is de normale warmtegeleiding die plaatsvindt in vaste stoffen, vloeistoffen en gassen. Je verwarmt bijvoorbeeld één uiteinde van een staaf en na verloop van tijd wordt de hele staaf heet.
2- Convectie. Dit vindt plaats in vloeistoffen en gassen. Een bepaalde hoeveelheid materie is warmer dan zijn omgeving en stijgt op.
3- Straling. Deze vorm van warmtegeleiding vindt plaats in vloeistoffen, gassen en vacuum. Dit is de enige vorm van warmtetransport die overtollige warmte kan afvoeren naar de ruimte.

Het experiment wordt uitgevoerd met een zogenaamde Pirani Gauge. Dit is een wetenschappelijk instrument dat veel wordt gebruikt bij de productie in een vacuum omgeving van gevoelige producten, zoals harddisk-drives, IC's en led-beeldschermen.

Het idee achter de Pirani Gauge is dat met dit instrument de verhouding tussen conductie/convectie aan de ene kant en straling aan de andere kant kan worden gemeten. De luchtdruk binnen het instrument kan worden aangepast, zodat de eerdergenoemde verhouding onder veschillende drukniveau's kan worden gemeten, en op die manier worden verschillende hoogtes in de aardse atmosfeer nagebootst.

De resultaten van dit instrument zijn volledig repliceerbaar en tonen aan dat bij een luchtdruk die overeenkomt met het zeeniveau (1 bar), minder dan 1% van het warmtetransport plaatsvindt door straling, en de andere 99% door middel van conductie en vooral convectie. Op grote hoogte (lage luchtdruk) is het juist andersom: 99% straling, 1% convectie. Het 50-50% punt bevindt zich op ongeveer 33 km hoogte.

Deze cijfers alleen al reduceren het hele broeikas-idee tot iets volkomen marginaals. Het broeikaseffect heeft immers uitsluitend invloed op straling, niet op convectie of conductie. En de vermeende opwarming zou plaatsvinden in de onderste atmosfeer (tot 100 meter), waar het aandeel van straling dus juist minimaal is.

Dan introduceren we nog een ander concept, waar heel weinig aandacht wordt besteed in de hele klimaatdiscussie en dat ons in staat stelt te begrijpen hoe één en ander werkt: thermalisatie.

Wanneer een CO₂-molecuul een foton infrarode energie absorbeert, komt dat molecuul in een geactiveerde staat (excited state). De halfwaarde-tijd van deze geactiveerde staat is ongeveer 0,5 seconde. Dat betekent dat na gemiddeld een halve seconde het CO₂-molecuul het foton weer uitstraalt (met dezelfde golflengte, maar in een willekeurige richting). Echter, in die tijdspanne van een halve seconde botst het geactiveerde broeikasgas-molecuul honderdduizenden keren met andere luchtmoleculen (op zeeniveau). Als zo'n botsing plaatsvindt onder de juiste hoek en op de juiste snelheid, zal het foton worden omgezet in kinetische energie en keert het CO₂-molecuul weer terug in de normale staat (klaar on een volgend foton te absorberen). Dit heet thermalisatie. Kinetische energie in een gas betekent opwarming, dus het botsende luchtmolecuul warmt op. Warme lucht stijgt op (convectie, dus zonder te worden gestoord door enig broeikaseffect) en in de hogere atmosfeer (stratosfeer en daarboven) vindt het omgekeerde proces plaats. Het versnelde luchtmolecuul botst met een CO₂-molecuul in de normale staat en kan dan zijn kinetische energie verliezen aan het CO₂-molecuul dat daardoor in een geactiveerde staat terechtkomt. Na gemiddeld een halve seconde, wordt de energie uitgestraald. In dit geval, omdat geïnverteerde proces plaatsvindt op grote hoogte, bij een lage luchtdruk, is de kans heel groot dat deze uitstraling ook daadwerkelijk plaatsvindt. Op die manier wordt de overtollige warmte van het aardoppervlak afgevoerd naar de ruimte.

Een soortgelijke redenatie geldt voor álle broeikasgassen, niet alleen CO₂. Maar details, zoals de halfwaarde-tijd, zouden per broeikasgas kunnen verschillen.

Heel belangrijk om op te merken is dat in de hogere lagen van de atmosfeer, het broeikaseffect een afkoelende werking heeft! Het is zelfs zo, dat het broeikaseffect onmisbaar is voor het afvoeren van warmte door de aarde, want convectie en conductie werken niet in een vacuum. Maar het werkelijke warmtetransport door de atmosfeer vindt plaats door convectie, ongehinderd door het broeikaseffect.

Dit argument is gebaseerd op het werk van Tom Schula en Marcus Ott.

In deze video left Marcus Ott een en ander uit aan de hand van wetenschappelijke wetten en berekeningen:

Nu kennen we het hele verhaal en wordt het overduidelijk dat het hele broeikaseffect idee een soort van groepshysterie is, gevoed door mensen die niets afweten van de materie maar hun status of reputatie misbruiken voor het verspreiden van deze onzin en hiermee een hele generatie hebben gedemotiveerd om productief te zijn en bij te dragen aan de ontwikkeling van de mensheid.

Tom van Leeuwen (11 februari, 2025).