De KLIMAAT site

CO₂, of ook kool(stof)dioxide genoemd, is een anorganische verbinding en is in zuivere toestand een kleurloos en geurloos gas dat van nature in de aardatmosfeer voorkomt.
Het is geen giftige stof (zoals bv. CO = koolstofmonoxide), maar bij hoge concentraties (100x hoger dan de huidige atmosferische concentratie voelen we ons toch niet meer kiplekker. Planten daarentegen wel, voor planten is dit een levensnoodzakelijk gas. Je kan dit testen door planten in een grote fles of bokaal te doen en die af te sluiten. De plant zal sterven zodra ze al het beschikbare CO₂ heeft opgebruikt.
Anderszijds groeit een plant beter bij hogere concentraties CO₂ (zie hier). Als je de bladzijde op de link (https://www.ijsfabriekstrombeek.be/nl/toepassingsgebieden/voeding-verpakking/serreteelt/105/) gaat lezen, kan je zien dat concentraties van 1500ppm gebruikelijk zijn, die is 4x meer dan in de atmosfeer. Daarnaast kan je zien dat een plant minstens 150ppm nodig heeft voor de fotosynthese.
CO₂ maakt onze planeet groener (zie hier en hier). Het besluit is dus, dat een beetje meer CO₂ geen kwaad kan.

Patrick Moore, één van de mede-oprichters van Greenpeace, zegt het volgende: "All life is carbon based and the primary source of this carbon is the CO₂ in the global atmosphere." Vertaald: Alle leven in gebaseerd op koolstof en de eerste bron van koolstof is CO₂ in de globale atmosfeer. (zie ook hier.)

Bij het samenstellen van dit artikel worden een aantal gedachten uit de volgende webpagina gebruikt: https://www.climategate.nl/2018/12/de-onmisbare-rol-van-co2-bij-het-leven-op-aarde/ (Een bijdrage van Dick Thoenes en Guus Berkhout.)

CO₂ in de loop der tijden (van bij het begin)

Hoe meer naar links, hoe langer geleden (in miljoen jaren). De zwarte lijn laat het CO₂-gehalte zien en de blauwe lijn de gemiddelde (globale) temperatuur op aarde.
We kunnen zien dat het een groot deel van de tijd gemiddeld 10°C warmer was dan nu en dat er tijden waren dat het CO₂-gehalte ongeveer 100x hoger lag dan nu.

Bron: https://www.geocraft.com/WVFossils/GlobWarmTest/A6c.html

Temperatuur komt van C.R. Scotese http://www.scotese.com/climate.htm als pdf
CO2 naar R.A. Berner, 2001 (GEOCARB III)

• Gedurende de Jura (200 miljoen jaar geleden), was er een gemiddeld CO₂-concentratie van ongeveer 1800 ppm of ongeveer 4.7 keer hoger dan vandaag.
• Gedurende bijna het gehele Paleozoïcum, vooral tijdens het Cambrium, kwamen zeer hoge concentraties aan CO₂ voor, bijna 7000 ppm -- ongeveer 18 keer hoger dan vandaag.
• Enkel tijdens het Carboon en het Ordovicium waren er periodes dat de globale temperaturen even laag waren als vandaag (anders was het meestal véél warmer). Tot consternatie van globale-opwarming-aanhangers, was er op het einde van het Ordovicium ook een ijstijd en dat terwijl op dat ogenblik de CO₂-concentraties bijna 12 keer hoger waren dan vandaag, nl 4400 ppm.
• Er is geen verband te zien tussen de CO₂-concentratie en de temperatuur

Hoe kennen we de gegevens van het verleden?

De ijskap van Antarctica is gevormd doordat elk jaar een laagje sneeuw achterblijft dat in de zomer niet smelt. Door de enorme druk van het bovenliggende sneeuwpakket worden de luchtkanaaltjes tussen de sneeuwkristallen afgesloten. De aldus ontstane luchtbelletjes bevatten lucht met een samenstelling die gelijk is aan die van de atmosfeer ten tijde van de afsluiting. Door nu een ijskern te boren tot de bodem van de ijskap en deze kern te versnijden tot ijsschijven kan men door middel van bepaalde methodes de ouderdom per schijf vaststellen.
Meer kan je lezen op https://www.climategate.nl/2018/01/bepaling-temperatuur-en-co2-gehalte-aardatmosfeer-verleden/. Dit is overigens een zeer goede site met meer wetenschappelijke artikels.

Met holle boren worden ijscylinders naar boven gehaald in Vostok

CO₂ ijlt na (gegevens van een recenter verleden)

Gedetailleerde analyses van de ijskerndata van Antarctica laten over het algemeen zien dat daar éérst de temperatuur stijgt en daarna de CO₂ concentratie in de atmosfeer. Enkele voorbeelden: Fischer et al. 1999 rapporteerden een verschil (Engels: lag) van 600 +/- 400 jaar en Caillon et al. 2003 van 800 +/- 200 jaar. Een studie van Landais et al. 2013 over het einde van de één na laatste ijstijd, zo’n 130.000 jaar geleden, gaf een verschil van 900 +/- 325 jaar tussen de stijging van de temperatuur en de later volgende stijging van de CO₂ concentratie.

De voorgaande grafiek maar dan van 1995 tot een 150.000 jaar geleden. Hierop zien we ook de laatste ijstijd meer in detail.

Bron: http://euanmearns.com/the-vostok-ice-core-temperature-co2-and-ch4/

Wij kunnen zien dat het CO₂-gehalte, met een vertraging van een paar eeuwen, de temperatuurswijzigingen volgt. We kunnen dus niet besluiten dat een stijgend CO₂-gehalte de temperatuur doet stijgen. Wel kunnen we zeggen dat als de temperatuur stijgt, het CO₂-gehalte stijgt en omgekeerd. Dit komt waarschijnlijk omdat CO₂ gemakkelijk/beter oplost in koude oceanen dan in warme. Dit zou ook het naijlen met verschillende eeuwen kunnen verklaren. Er verloopt heel wat tijd vooraleer de oceanen in de diepte opwarmen of afkoelen door de oppervlaktetemperaturen. En naarmate de oceanen warmer of kouder worden verdrijven ze meer CO₂ of nemen ze juist meer CO₂ op.

Nog een interessante grafiek is de volgende. Hierin staan de temperatuurvariaties en de CO₂-gehaltevariaties (dus, geen trend of absolute cijfers, enkel de variaties) van de laatste 50/60 jaar. We kunnen ook hier zien dat de temperatuurswijzigingen worden gevolgd door de CO₂-wijzigingen en niet omgekeerd. Voor de doe-het-zelvers: je kan deze grafiek zelf aanmaken op http://www.woodfortrees.org/plot/hadcrut3vgl/from:1960/mean:12/isolate:60/plot/esrl-co2/mean:12/isolate:60/scale:0.26

Wat kunnen we nog besluiten?
We zien dat als de temperatuur stijgt (daalt) dan heeft dit een stijging (daling) van het CO₂-gehalte tot gevolg. Het is dus niet omgekeerd, dat het CO₂-gehalte een stijging of daling van de temperatuur tot gevolg heeft, zoals sommigen ons verkeerdelijk willen laten geloven.

CO₂ als zwak broeikasgas

Als we meer informatie zoeken op wikipedia over broeikasgassen, dan vinden we het volgende:
Broeikasgassen zijn gassen in de atmosfeer van de Aarde of een andere planeet met het vermogen om warmtestraling te absorberen en geleidelijk in alle richtingen weer af te geven. Hierdoor dragen ze bij aan het vasthouden van warmte in de atmosfeer en daarmee aan het verhogen en in stand houden van de evenwichtstemperatuur. Dit wordt het broeikaseffect genoemd.
De belangrijkste broeikasgassen in de aardatmosfeer zijn waterdamp, koolstofdioxide, methaan, lachgas (distikstofmonoxide) en ozon. Zonder broeikasgassen zou de gemiddelde temperatuur op Aarde zo'n 33 graden lager zijn: -18 °C in plaats van de huidige +15 °C.

We benadrukken dat bij min 18 °C alles hier op aarde bevroren zou zijn, broeikasgassen zijn dus noodzakelijk voor het leven zoals wij dat nu kennen.

1. "het vermogen om warmtestraling te absorberen": warmtestraling is infrarood-(of IR-)straling. Normaal kunnen er drie dingen gebeuren met straling:

• die kan weerkaatst worden
• die kan geabsorbeerd worden (zie ook de wet van Lambert-Beer)
• die kan doorgelaten worden

De mate waarin die dingen gebeuren zijn sterk afhankelijk van de stof. CO₂ is "kleurloos" en laat dus veel zichtbaar licht door. Dat het een (heel zwak) broeikasgas is, betekent dat het (heel beperkt) IR-straling absorbeert. Het is een veel zwakker broeikasgas dan bv. waterdamp. En dat kunnen we zien in onderstaande grafiek.
In het rechtse deel staat bovenaan in het blauw, het deel van het infrarode spectrum (warmtestralen) dat doorgelaten wordt, richting "de ruimte", door de verschillende broeikasgassen. Daaronder staat hetgeen de verschillende broeikasgassen absorberen (in het grijs). We kunnen zien dat waterdamp (Water Vapor) veel meer infrarode straling absorbeert dan CO₂ (Carbon Dioxide). De smalbandige piekjes van absorptie door CO₂ bevinden zicht bij 2.7, 4.3 en 15 micrometer.

Bron: (Wikipedia) https://en.wikipedia.org/wiki/Absorption_band#/media/File:Atmospheric_Transmission.png

Terug naar de informatie over broeikasgas op wikipedia:

2. "...en geleidelijk in alle richtingen weer af te geven."
Dit betekent dat het broeikasgas eerst opwarmt (IR-staling absorbeert) en dan zijn warmte afgeeft aan de omliggende "luchtmoleculen" en zo de hele atmosfeer opwarmt.
Het is geweten dat er zich ongeveer 0,04% (of 400ppm) CO₂ in de atmosfeer bevindt. Nu zijn er veel mensen die zich niet kunnen voorstellen hoeveel, of beter: hoe weinig, dit eigenlijk is. Stel dat je een kubusje hebt met een zijde van 1cm en je plaatst dit naast een gebouw van 25m (8 bouwlagen, 7 verdiepingen + gelijkvloers) hoog dan is de hoogte van het blokje tot het gebouw in dezelfde verhouding als het CO₂-gehalte in de atmosfeer. Om het met volumes uit te leggen, ongeveer 8 druppels van 0,050ml (samen 0,4ml water) in één liter water; dat is bijzonder weinig.
Het is die kleine hoeveelheid CO₂, die opgewarmd wordt als zwak broeikasgas, die dan de hele atmosfeer zou moeten opwarmen. Dat is een theorie die moeilijk verdedigbaar is.
We zagen dat de gemiddelde CO₂-concentratie in de atmosfeer ongeveer 400 ppm (0,04%) bedraagt. Er komen echter wel plaatselijke variaties voor van ongeveer ± 10 ppm ondanks de hevige winden die op grote hoogte voor egalisatie zorgen. De hogere concentraties duiden op plaatselijk grote CO₂-emissies. Deze doen zich vooral voor boven gebieden met tropische oerwouden zoals Brazilië, Centraal Afrika en Indonesië (Borneo en Nieuw Guinea) en niet boven dicht bevolkte gebieden in Europa en Noord Amerika, wat men misschien zou verwachten. Hoe dit precies zit moet verder worden uitgezocht, maar het klopt wel met het feit dat de natuurlijke productie van CO₂ zeer veel groter is dan de door de mens veroorzaakte productie.

3. De invloed van het CO₂-gehalte op de temperatuur verloopt logaritmisch. Zelfs het IPCC onderkent dit(zie hier IPCC noemt dit "the climate sensitivity of CO₂"). Dat is in overeenkomst met de wet van Lambert-Beer. In de praktijk wil dit zeggen dat de temperatuurstijging altijd maar kleiner wordt bij gelijke verhoging van het CO₂-gehalte. Nieuw onderzoek laat zien dat een verdubbeling van het CO₂-gehalte een temperatuurstijgin van 0.02 °C tot maximum 0.7 °C tot gevolg zou hebben.
Op https://notrickszone.com/50-papers-low-sensitivity/#sthash.VcuWbQua.QTADfa5G.dpbs kan je lezen hoe meerdere wetenschappers hiernaar onderzoek hebben gedaan. Onderzoek van 2018 Gray, 2018 (2XCO2 = 0.5°C), Holmes, 2018 (2XCO2 = -0.03°C), Smirnov, 2018 (2X CO2 = 0.4ºC) doen vermoeden dan een verdubbeling van het CO₂-gehalte misschien 0,5 °C zal teweegbrengen.

Als besluit kunnen we zeggen dat CO₂ een heel zwak broeikasgas is, dat niet veel warmtestraling absorbeert en dat het slechts in zeer kleine hoeveelheden aanwezig is in de atmosfeer, zodanig dat het nauwelijks een opwarming kan bewerkstelligen.

De koolstofcyclus: menselijke en natuurlijke bronnen en verwijderingen van CO₂

(zie ook https://www.climategate.nl/2018/12/de-onmisbare-rol-van-co2-bij-het-leven-op-aarde/)

Bron

We gaan nu de grootteorden van die CO₂ stromen zichtbaar maken. De hoeveelheden CO₂ worden hierbij uitgedrukt in Gt CO₂ (gigaton CO₂) per jaar, waarbij 1 gigaton een miljard ton is. Let op dat in de literatuur (zoals in IPCC AR4 WG1 fig.7.3, waarvan bovenstaande figuur een vereenvoudigde versie is) die stromen vaak worden uitgedrukt in Gt C (koolstof). Die getallen zijn dus een factor 12/44 = 0,27 kleiner. In het volgende zullen wij ze allemaal uitdrukken in Gt CO₂/jaar. Om onze systeemaanpak in de resultaten te benadrukken, willen we een detaildiscussie over getallen voorkomen en nemen we precies dezelfde cijfers die door het IPCC worden gehanteerd (nieuwe cijfers, zoals die in figuur6.1 van het nieuwere vijfde rapport WG1 AR5 all final worden in het blauw weergegeven. Ook hier werd alles omgerekend van koolstof (C) naar CO₂):

1. De circulatie via de biosfeer (land) wordt gegeven door de opname uit de atmosfeer 450 Gt (451 Gt), afgifte naar de atmosfeer 444 Gt (436 Gt) waarvan 2 Gt (0,37 Gt)door vulkanisme (gemiddeld).
2. De circulatie via de oceanosfeer (water) wordt gegeven door opname uit de atmosfeer 338 Gt (293 Gt) en afgifte naar de atmosfeer 332 Gt (287,5 Gt).
3. De afgifte door vulkanisme wordt geschat op 2 Gt CO₂ (0,37 Gt)per jaar (inbegrepen in de 444Gt), maar kan in bepaalde actieve jaren grote uitschieters vertonen.
4. De afgifte door de mens (verwarming, transport en industrie) leiden tot een geschatte uitstoot van ongeveer 23 Gt CO₂ (32,6 Gt) per jaar.

Dus de totale afgifte van CO₂ naar de atmosfeer is 444 + 332 + 23 = 799 Gt CO₂ (436 + 287,5 + 32,6 = 756,1 Gt) per jaar. En de totale opname uit de atmosfeer is 450 + 338 + 0 = 788 Gt CO₂ (451 + 293 + 0 = 744 Gt) per jaar. Dit betekent dat de netto afgifte van het totale systeem (biosfeer, oceanosfeer, vulkanisme, mens) aan de atmosfeer ca.11 Gt CO₂ (12,1 Gt) per jaar bedraagt. Merk op dat de uitstoot door menselijke activiteiten gelijk is aan 23/799 = 2,9% (32,6/756,1= 4,3%) van het totale CO₂ afgifte. Merk ook op dat van de totale jaarlijkse afgifte, zijnde 799 Gt (756,1 Gt), 788 Gt (744 Gt) door de natuur wordt opgenomen. Dat is 98,6% (98,4%) ! Dit wil zeggen dat van alle CO₂ die wordt geproduceerd (door de natuur en door de mens) 98,6% (98,4%) door de natuur weer wordt opgenomen terwijl slechts 1,4% (1,6%) zich in de atmosfeer ophoopt. Hiervan is dus 0,04% (0,07%) van menselijke oorsprong (2,9% van 1,4% )(4,3% van 1,6%).

Besluit: Uit al het voorgaande bijeengenomen kunnen we besluiten dat de invloed van het CO₂-gehalte op het klimaar uiterst klein is en dat de invloed van de mens op het CO₂-gehalte werkelijk miniem is, dus: de invloed van de mens op het klimaat is nagenoeg onbestaand.