Ooit heeft extra CO2 geen impact meer, maar volgens de meeste wetenschappers zijn we daar nog ver vanaf

In een aflevering van de Nederlandse alternatieve nieuwswebsite blckbx, die over de klimaattop van Azerbeidzjan gaat, stelde Kees de Lange, professor fysica aan de Vrije Universiteit Amsterdam: “We hebben het punt bereikt dat meer CO₂ nauwelijks nog zoden aan de dijk zet wat betreft opwarming.” Hij vergeleek de stijging van CO₂ met het rood schilderen van een zwarte deur. “De tweede laag doet al veel minder dan de eerste laag. We begrijpen allemaal dat tegen de tijd dat je aan de negende of tiende laag toekomt, het volkomen zinloos is geworden. De deur gaat niet meer roder worden.”

Stralingsforcering: CO₂ zorgt voor meer opname van zonne-energie

Om te begrijpen waar het eigenlijk over gaat, moeten we eerst even uitleggen wat stralingsforcering is. De aarde ontvangt voortdurend energie door straling van de zon. En deel van die energie, in de vorm van licht, wordt gewoon weerkaatst door wolken of stofdeeltjes. Maar een ander deel wordt geabsorbeerd en dat laatste zorgt voor opwarming.

Professor Sven De Rijcke, sterrenkundige aan de Universiteit Gent, legt uit dat stralingsforcering de balans is tussen zonnestraling die op het aardoppervlak aankomt en het infraroodlicht dat door het oppervlakte en de atmosfeer wordt uitgestraald.

“Als dat in evenwicht is, komt er evenveel energie in als er uitgaat. Maar, hoe meer CO₂ -moleculen er in de atmosfeer zitten, hoe meer licht de atmosfeer absorbeert. Hierdoor warmt de atmosfeer op en straalt hij meer infrarood uit. Dat laatste zorgt voor extra verwarming van het aardoppervlak.”

De discussie gaat dus over de vraag wat het effect is van extra CO₂ die er nu nog bijkomt op het opwarmen van de aarde.

Maakt extra CO₂ niets meer uit?

De Lange heeft vaker uitspraken gedaan over het klimaat, die door andere klimaatwetenschappers betwist worden. In dit geval staaft professor de Lange zijn argument met het seizoensgebonden effect dat wordt veroorzaakt door het verschil in zonne-energie.

“Door de elliptische baan van de aarde verandert de afstand aarde-zon tussen zomer en winter. De stralingforcering verandert daardoor met ongeveer 90 W/m²”, zegt De Lang. “Dat is veel meer dan de verandering die het gevolg is van de extra CO₂. Wanneer de huidige CO₂ -concentratie verdubbelt en van 400 naar 800 part per million gaat, zal de stralingforcering maar toenemen met ongeveer 3 W/m², ongeveer 1% van de inkomende flux”. Volgens De Lange is die 3 W/m² “peanuts”.

Het seizoenseffect heeft weinig invloed op het klimaat

Natuurkundige Stijn Bruers bevestigt dat de stralingforcering toeneemt met iets van gemiddeld een procent. Dat mag peanuts lijken, maar komt wel overeen met een temperatuurstijging van een paar graden Celcius.

Daarnaast is het volgens hem misleidend om de toename in stralingforcering door CO₂-uitstoot te vergelijken met een seizoenseffect. “Het effect van CO₂ heeft een lange-termijn invloed, terwijl het seizoenseffect tijdelijk is. Na een paar maanden neemt de afstand tussen de aarde en de zon alweer toe”, legt hij uit.

Het seizoenseffect heeft ook weinig langdurig effect op het klimaat. Met een klimaat bedoelen periodes van een 30-jarig gemiddelde. “De vergelijking van het effect van CO₂ en het seizoenseffect is zoals zeggen dat een toename van de gemiddelde jaartemperatuur met 2 graden toch niet zo erg kan zijn, want we zien elk jaar schommelingen van wel meer dan 20°C.”

Volgens Bruers kunnen we beter de vergelijking maken met de verandering van temperatuur op de lange termijn, na tienduizenden jaren. “Dan verandert de elliptische baan en dus de afstand tot de zon wel. Zulke veranderingen zien we tijdens ijstijden afgewisseld met interglaciale perioden. Echter wil dat niet zeggen dat de temperatuurstijging door extra CO₂ verwaarloosbaar is.”

De gemiddelde stijging van de wereldwijde jaartemperatuur moet je dus niet vergelijken met de schommelingen die er altijd zijn. Ondanks die schommelingen is er wel degelijk een gemiddelde, wereldwijde stijging van de temperatuur. En die stijging blijft een erg opmerkelijk gegeven.

Effect van CO₂ op temperatuur neemt af, maar pas bij extreem hoge concentratie

Bruers legt uit dat de theoretische functie tussen temperatuur en de atmosferische CO₂ -concentratie een stijgende curve is die geleidelijk aan afvlakt. Bruers toont ons hiervoor een grafiek van Thunder Said Energy, onderzoeksadviesbureau voor energietechnologieën en energietransitie. De grafiek heeft een gebogen vorm. Hij vertelt dat de analogie van CO₂ -concentratie en de dikte of dichtheid van een verflaag best sterk is. In het geval van CO₂ gaat het vooral om de dichtheid, waarbij CO₂ fungeert als een soort deken voor infraroodstraling. Hoe dikker de laag, hoe minder infraroodlicht er zal ontsnappen en dus hoe warmer de aarde wordt. Maar eenmaal de laag dik genoeg is, maakt extra dikte niet zo’n groot verschil. Volgens Bruers draait het vooral om de vragen: Hoe snel vlakt die curve? Of in de analogie van de Lange: Wat is de dikte van een verflaag?

Bron: Thunder Said Energy.

De temperatuur stijgt met ongeveer 0,1 °C per 10 ppm CO₂

Professor De Rijcke voegt toe: “Een logaritme zorgt voor de boogcurve van de functie. Die logaritme vlakt het effect wel af. Toch wordt de temperatuur niet meteen onafhankelijk van hoeveel CO₂ er in de atmosfeer zit. We bevinden ons nog lang niet in het stadium waarin de curve is afgevlakt. Op dit moment is de curve bijna een rechte lijn schuin naar boven, dus weinig boogcurve. Zo zal de temperatuur blijven stijgen.”

Volgens een artikel van Facts on Climate zal de gemiddelde wereldtemperatuur met ongeveer 0,1 °C stijgen voor elke toename van 10 ppm (parts per million) CO₂ in de atmosfeer. Voor alle duidelijkheid: over die precieze verhouding tussen CO₂ toename en temperatuurstijging, kan gediscussieerd worden. Professor de Lange is het met deze verhouding dus niet eens.

Bron: Facts On Climate.

Wetenschappers bestuderen al jaren de verhouding tussen CO₂-toename en temperatuurstijging. Voor de afgelopen decennia denken de meeste klimaatwetenschappers dat die band tussen CO₂-toename en de vastgestelde stijging van de gemiddelde jaartemperatuur heel duidelijk is.

Er is zelfs geprobeerd om die verhouding vast te leggen in een formule.

ΔT(c)=S⋅log2(c0​c0​+Δc) ≈ (S/c0ln2)⋅Δc

Een artikel van Facts On Climate legt de formule uit voor wie er graag meer over wil weten. Maar je zal er ook lezen dat de formule niet heel exact is. Bovendien zitten er onzekerheden in, al was het maar omdat CO₂ niet het enige broeikas is.

Wetenschappers van het onderzoeksbureau Thunder Said Energy benadrukten dat er geen formule is die alle impact van CO₂ op de aarde volledig kan vatten, aangezien de aarde geen homogene schijf is. De benaderende formule kan wel een beeld schetsen van de impact. De formule zou ongeveer 80% juist moeten zijn.

Pas bij 4000 ppm zal de extra CO₂ weinig invloed hebben

Als de CO₂ -concentratie zou vertienvoudigen tot 4000 ppm, zou de curve tien keer vlakker zijn dan nu, zegt Stijn Bruers. Dan zou je kunnen zeggen dat het zo goed als vlak is geworden. Bruers gaat verder door met de vergelijking van de Lange: “Een laag rode verf is zo dun dat je nog steeds een verschil kunt zien tussen de negende en tiende laag. Pas na honderd lagen zal de deur echt rood zijn.”

Wanneer de curve is afgevlakt, zal de CO₂ -concentratie rond de 4000 ppm liggen, denken de meeste wetenschappers. Tegen die tijd zal CO₂ al voor een opwarming van 8 °C hebben gezorgd volgens een blogpost van Thunder Said Energy. Vandaag zitten we rond 500 ppm.

Conclusie

De concentratie van CO₂ zorgt ervoor dat de temperatuur stijgt. Maar een toename van CO₂ heeft in het begin veel meer impact dan later, bij hogere concentraties. Pas als de concentratie bijna vertienvoudigt, zal de extra CO₂ nog weinig effect hebben. Maar in totaal zal de CO₂ dan al voor 8°C opwarming van de gemiddelde jaartemperatuur zorgen. De meeste klimaatwetenschappers gaan ervan uit dat dat een stijging is die we absoluut moeten vermijden.