Svante Arrhenius scoort nog steeds twee punten

Sjaax · 28 november 2012, 22:42

Svante Arrhenius is te beschouwen als de vader van het broeikaseffect. De Zweedse scheikundige ontving aan het begin van de vorige eeuw een Nobelprijs. Weliswaar niet voor zijn werk over de opwarming door CO₂, dat vraagstuk begon hij pas later in zijn carrière te bestuderen. Hoewel het broeikaseffect al bekend was, door Joseph Fourrier een eeuw eerder, benoemde hij het als zodanig en was hij de eerste die er berekeningen aan wijdde.

Aanleiding voor dit stuk is de jaarlijkse klimaattop, ditmaal in Qatar, die begint op maandag 26 november. De verwachtingen zijn bijzonder laaggespannen voor deze ‘COP18’. Dit geldt vooral sinds de resultaten van de top in Kopenhagen, drie jaar geleden, waarop duidelijk werd dat mondiale maatregelen tegen CO₂-uitstoot weinig kans van slagen hebben.

Voor somberheid lijkt me evenwel nog niet direct aanleiding. Daarvoor haal ik ideeën aan van Svante Arrhenius. Hij mag als onpartijdige in de klimaatdiscussie worden opgevoerd, simpelweg omdat de discussie over de opwarming toen nog niet bestond. Arrhenius probeerde objectief naar de gevolgen van het broeikaseffect te kijken. In zijn boek Världarnas utveckling (Engelse vertaling: Worlds in the Making) dacht hij na over gevolgen. Twee argumenten vind ik nog altijd valide.

Ten eerste schreef hij: “Hoe weinig belang stellen we in een kaal eiland binnen de poolcirkel, waarop geen enkele plant groeit, vergeleken met een tropisch eiland dat wemelt van leven in zijn meest wonderbaarlijke vormen.” (p.38; mijn vertaling.) En: “Door de invloed van het toenemende percentage koolzuurgas in de atmosfeer, mogen we tijdperken verwachten met gelijkmatigere en betere klimaten, vooral in de koudere gebieden van de aarde, tijdperken waarin de aarde een rijker hoeveelheid aan gewassen voortbrengt, ten gunste van de zich snel voortplantende mensheid.” (p. 63; mijn vertaling.) Arrhenius verloochende zijn Zweedse afkomst niet. Het noordelijke land kent koude winters en koude streken, die de meeste mensen weinig heuglijk stemmen. Permafrost bevindt zich naar schatting onder 20 procent van de aardse landmassa. Dat is veel. Wat meer warmte en meer levensvariëteiten in die gebieden kunnen geen kwaad.

Ten tweede bedacht hij: “Als het percentage kooldioxide wordt verdubbeld, wordt de absorptie ervan ook verdubbeld. Als tegelijkertijd de temperatuur 4 graden stijgt, zal de vitaliteit in de verhouding van 1:1½ toenemen, zodat de verdubbeling van het percentage CO₂ zal leiden tot een toename van de absorptie van koolzuurgas door de plant in de verhouding van 1:3.” (p. 56; mijn vertaling.) Of de cijfers precies kloppen, is niet relevant. Koolzuurgas wordt in kassen gebruikt om de productie van gewassen te doen toenemen. Het broeikaseffect zal leiden tot een wereldwijde verhoging van de opbrengst van gewassen.

Kunnen we een spoedige opwarming verwachten? Arrhenius gaf een formule* voor de opwarming die nog steeds in gebruik is. Als ik daar een paar eenvoudige berekeningen op loslaat, mogen we de komende 100 jaar nog niet al te veel verwachten. De berekeningen zijn natuurlijk heel ruw, maar ze geven wel een indicatie. Twee graden temperatuurstijging vanaf het begin van de Industriële Revolutie, met andere woorden 1,2 graad vanaf heden, zou aangenaam zijn. Dat halen we misschien. Waarschijnlijk zullen intussen de fossiele koolwaterstoffen, zoals olie, aardgas en steenkool, ver op zijn. Die zijn dan zo duur dat de zon als voornaamste energiebron wordt gebruikt en er nauwelijks meer uitstoot van kooldioxide voorkomt.

*Appendix

Arrhenius’ formule luidt: ΔF = α ln(C/C₀)
Hierbij is:
Δ is het symbool voor toename;
F is de radiatieve forcing, het effect van straling;
α is een constante;
ln is de natuurlijke logaritme;
C is de huidige concentratie CO₂ in de atmosfeer;
C₀ is de oorspronkelijke concentratie CO₂ in de atmosfeer.

Aan F, het effect van straling, hebben we op zich niet zoveel. Interessant is in welke mate de temperatuur toeneemt. De daarbij horende formule is: ΔT = λ_s ΔF.
Hierbij is:
T is de temperatuur;
λ_s is een variabele die afhangt van de plek op aarde.

De volgende vergelijking is voor het gemiddelde op te stellen: ΔT = λα ln(C/C₀), waarbij λ dan fungeert als constante voor het gemiddelde van alle plekken op aarde.

Voor de Industriële Revolutie bedroeg de concentratie CO₂: 280 ppm (parts per million). Tegenwoordig rekenen we met ongeveer 391 ppm.
In de periode van de industriële revolutie tot heden is de temperatuur met ongeveer 0,8 graden toegenomen.
Invulling in de formule geeft: 0,8 = λα ln(391/280). Daaruit volgt: λα = 2,40.

Twee graden opwarming geeft volgens invulling, waarbij c de benodigde concentratie CO₂ is: 2 = 2,40 ln(c/280). Dit levert op: c = 645 ppm.

Nu stijgt de laatste tien jaar de concentratie CO₂ gemiddeld met circa 2,07 ppm per jaar. Over honderd jaar is dat bij voortzetting van de huidige trend 207 ppm. Dit gevoegd bij de 391 ppm, komt de concentratie uit op zo’n 600 ppm. Dat is nog geen 645 ppm, maar het komt in de buurt. Met enige mazzel halen we over honderd jaar de twee graden temperatuurstijging sinds het begin van de Industriële Revolutie, of 1,2 graad vanaf nu.

Sjaax · 5 december 2012, 14:16

Een opzet van deze topic was om wat meer aandacht te krijgen voor de positieve aspecten van de CO2-uitstoot. Dat is me niet gelukt. Ieder nieuwsbericht dat ik lees komt neer op hel en verdoemenis vanwege koolzuurgas, net alsof het een gif is.

Ik zou graag een wat meer uitgebalanceerde berichtgeving zien. Natuurlijk zitten er nadelen vast aan de emissie van kooldioxide, zoals een stijging van de zeespiegel ten gevolge van opwarming. Hollanders met hun huisjes onder het zeeniveau hebben pech.

Maar er zijn ook voordelen. Niet alleen die Svante Arrhenius noemde. Als het poolijs smelt, kunnen schepen sneller van de Atlantische naar de Grote Oceaan varen, of anders gezegd van Antwerpen naar Sjanghai of van New York naar Seattle. De Sahara krijgt waarschijnlijk meer neerslag door de grotere invloed van de moesson; het kan zelfs uitmonden in een groene Sahara, zoals rotstekeningen van Tassili tonen.

Sjaax · 22 december 2012, 21:06

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door Sjaax

De Sahara krijgt waarschijnlijk meer neerslag door de grotere invloed van de moesson; het kan zelfs uitmonden in een groene Sahara, zoals rotstekeningen van Tassili tonen.

Hier nog een verduidelijking bij de vergroening van de Sahara, anders blijft de opmerking in de lucht hangen.

Citaat:

Scientists are now seeing signals that the Sahara desert and surrounding regions are greening due to increasing rainfall.

If sustained, these rains could revitalize drought-ravaged regions, reclaiming them for farming communities.

This desert-shrinking trend is supported by climate models, which predict a return to conditions that turned the Sahara into a lush savanna some 12,000 years ago.

The green shoots of recovery are showing up on satellite images of regions including the Sahel, a semi-desert zone bordering the Sahara to the south that stretches some 2,400 miles (3,860 kilometers).

Images taken between 1982 and 2002 revealed extensive regreening throughout the Sahel, according to a new study in the journal Biogeosciences.

Bron: http://news.nationalgeographic.com/n...en-sahara.html

Sjaax · 2 januari 2013, 19:59

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door Sjaax

Ieder nieuwsbericht dat ik lees komt neer op hel en verdoemenis vanwege koolzuurgas, net alsof het een gif is.

PeterCC · 2 januari 2013, 22:24

Beste Sjaax.
Alle berichten tot nu komen van jou. Frustrerend wellicht dat niemand jouw idee volgt.
Maar toch heb je gelijk.
Warmer is in ons voordeel. Kouder zou een ware ramp zijn en echt het einde van onze samenleving betekenen.

Sjaax · 3 januari 2013, 10:59

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door PeterCC

Beste Sjaax.
Alle berichten tot nu komen van jou. Frustrerend wellicht dat niemand jouw idee volgt.
Maar toch heb je gelijk.
Warmer is in ons voordeel. Kouder zou een ware ramp zijn en echt het einde van onze samenleving betekenen.

@Peter. Dank voor je support.

Maar toch, opwarming is niet zonder meer goed. Hieronder staat de beruchte hockeystickcurve.

Als de klimaatopwarming inderdaad volgens de suggestie van de hockeystickcurve verder zou gaan, zou het niet best verlopen.

Wat volgens de formule van Arrhenius (#1) gebeurt, is dat de opwarming afvlakt. De komende 100 jaar zijn geen rampen te verwachten.

Moeten we dan geen rekening houden met de volgende, de 22e eeuw? Ik geloof niet dat zoiets in onze macht ligt. De afgelopen honderd jaar hebben we (onze ouders/grootouders) twee wereldoorlogen meegemaakt. Ik denk niet dat onze voorouders zich afvroegen of die oorlogen de komende generaties zouden helpen. Iedere generatie ziet zich weer voor nieuwe uitdagingen gesteld. Als de komende 100 jaar geen rampen op klimaatgebied zullen voorvallen, hebben wij ons genoeg van onze taak gekweten.

Klein Licht · 4 januari 2013, 13:16

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door Sjaax

Of de cijfers precies kloppen, is niet relevant.

Kan je dit nog even toelichten?

Sjaax · 4 januari 2013, 13:50

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door Klein Licht

Kan je dit nog even toelichten?

Het gaat over de verhouding 1:3 van de absorptie van CO2 door planten bij toenames van temperatuur en CO2-gehalte in de lucht. Ik heb moderne berekeningen niet nagezocht, omdat het belangrijkste gegeven is dat een bepaalde stijging van CO2-concentratie gunstig is voor de groei van gewassen. Dit wordt gestaafd door de toevoeging van CO2 aan de lucht in kassen.

Klein Licht · 4 januari 2013, 16:07

Als je wil claimen dat een toename van CO2 in de atmosfeer niets uitmaakt omdat planten dit overschot zouden opnemen, hoe kan het dan ooit irrelevant zijn te weten hoeveel meer CO2 planten zouden kunnen opnemen in zo'n scenario?

Sjaax · 4 januari 2013, 17:39

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door Klein Licht

Als je wil claimen dat een toename van CO2 in de atmosfeer niets uitmaakt omdat planten dit overschot zouden opnemen, hoe kan het dan ooit irrelevant zijn te weten hoeveel meer CO2 planten zouden kunnen opnemen in zo'n scenario?

Die claim wil ik niet maken. CO2-toename zal desondanks plaatsvinden.

Het precieze cijfer vind ik niet zo belangrijk. Of het nu 1:2½ of 1:3 of 1:3½ is, het gaat mij in het stuk om de voordelen van een CO2-toename. Planten zullen harder groeien en er zal dus meer voedsel beschikbaar komen.

5 december 2012, 14:16	#2
Sjaax Europees Commissaris Geregistreerd: 14 november 2006 Locatie: tussen het stemvee Berichten: 7.237	Een opzet van deze topic was om wat meer aandacht te krijgen voor de positieve aspecten van de CO2-uitstoot. Dat is me niet gelukt. Ieder nieuwsbericht dat ik lees komt neer op hel en verdoemenis vanwege koolzuurgas, net alsof het een gif is. Ik zou graag een wat meer uitgebalanceerde berichtgeving zien. Natuurlijk zitten er nadelen vast aan de emissie van kooldioxide, zoals een stijging van de zeespiegel ten gevolge van opwarming. Hollanders met hun huisjes onder het zeeniveau hebben pech. Maar er zijn ook voordelen. Niet alleen die Svante Arrhenius noemde. Als het poolijs smelt, kunnen schepen sneller van de Atlantische naar de Grote Oceaan varen, of anders gezegd van Antwerpen naar Sjanghai of van New York naar Seattle. De Sahara krijgt waarschijnlijk meer neerslag door de grotere invloed van de moesson; het kan zelfs uitmonden in een groene Sahara, zoals rotstekeningen van Tassili tonen. Laatst gewijzigd door Sjaax : 5 december 2012 om 14:18.

28 november 2012, 22:42	#1
Sjaax Europees Commissaris Geregistreerd: 14 november 2006 Locatie: tussen het stemvee Berichten: 7.237	Svante Arrhenius scoort nog steeds twee punten Svante Arrhenius is te beschouwen als de vader van het broeikaseffect. De Zweedse scheikundige ontving aan het begin van de vorige eeuw een Nobelprijs. Weliswaar niet voor zijn werk over de opwarming door CO₂, dat vraagstuk begon hij pas later in zijn carrière te bestuderen. Hoewel het broeikaseffect al bekend was, door Joseph Fourrier een eeuw eerder, benoemde hij het als zodanig en was hij de eerste die er berekeningen aan wijdde. Aanleiding voor dit stuk is de jaarlijkse klimaattop, ditmaal in Qatar, die begint op maandag 26 november. De verwachtingen zijn bijzonder laaggespannen voor deze ‘COP18’. Dit geldt vooral sinds de resultaten van de top in Kopenhagen, drie jaar geleden, waarop duidelijk werd dat mondiale maatregelen tegen CO₂-uitstoot weinig kans van slagen hebben. Voor somberheid lijkt me evenwel nog niet direct aanleiding. Daarvoor haal ik ideeën aan van Svante Arrhenius. Hij mag als onpartijdige in de klimaatdiscussie worden opgevoerd, simpelweg omdat de discussie over de opwarming toen nog niet bestond. Arrhenius probeerde objectief naar de gevolgen van het broeikaseffect te kijken. In zijn boek Världarnas utveckling (Engelse vertaling: Worlds in the Making) dacht hij na over gevolgen. Twee argumenten vind ik nog altijd valide. Ten eerste schreef hij: “Hoe weinig belang stellen we in een kaal eiland binnen de poolcirkel, waarop geen enkele plant groeit, vergeleken met een tropisch eiland dat wemelt van leven in zijn meest wonderbaarlijke vormen.” (p.38; mijn vertaling.) En: “Door de invloed van het toenemende percentage koolzuurgas in de atmosfeer, mogen we tijdperken verwachten met gelijkmatigere en betere klimaten, vooral in de koudere gebieden van de aarde, tijdperken waarin de aarde een rijker hoeveelheid aan gewassen voortbrengt, ten gunste van de zich snel voortplantende mensheid.” (p. 63; mijn vertaling.) Arrhenius verloochende zijn Zweedse afkomst niet. Het noordelijke land kent koude winters en koude streken, die de meeste mensen weinig heuglijk stemmen. Permafrost bevindt zich naar schatting onder 20 procent van de aardse landmassa. Dat is veel. Wat meer warmte en meer levensvariëteiten in die gebieden kunnen geen kwaad. Ten tweede bedacht hij: “Als het percentage kooldioxide wordt verdubbeld, wordt de absorptie ervan ook verdubbeld. Als tegelijkertijd de temperatuur 4 graden stijgt, zal de vitaliteit in de verhouding van 1:1½ toenemen, zodat de verdubbeling van het percentage CO₂ zal leiden tot een toename van de absorptie van koolzuurgas door de plant in de verhouding van 1:3.” (p. 56; mijn vertaling.) Of de cijfers precies kloppen, is niet relevant. Koolzuurgas wordt in kassen gebruikt om de productie van gewassen te doen toenemen. Het broeikaseffect zal leiden tot een wereldwijde verhoging van de opbrengst van gewassen. Kunnen we een spoedige opwarming verwachten? Arrhenius gaf een formule* voor de opwarming die nog steeds in gebruik is. Als ik daar een paar eenvoudige berekeningen op loslaat, mogen we de komende 100 jaar nog niet al te veel verwachten. De berekeningen zijn natuurlijk heel ruw, maar ze geven wel een indicatie. Twee graden temperatuurstijging vanaf het begin van de Industriële Revolutie, met andere woorden 1,2 graad vanaf heden, zou aangenaam zijn. Dat halen we misschien. Waarschijnlijk zullen intussen de fossiele koolwaterstoffen, zoals olie, aardgas en steenkool, ver op zijn. Die zijn dan zo duur dat de zon als voornaamste energiebron wordt gebruikt en er nauwelijks meer uitstoot van kooldioxide voorkomt. *Appendix Arrhenius’ formule luidt: ΔF = α ln(C/C₀) Hierbij is: Δ is het symbool voor toename; F is de radiatieve forcing, het effect van straling; α is een constante; ln is de natuurlijke logaritme; C is de huidige concentratie CO₂ in de atmosfeer; C₀ is de oorspronkelijke concentratie CO₂ in de atmosfeer. Aan F, het effect van straling, hebben we op zich niet zoveel. Interessant is in welke mate de temperatuur toeneemt. De daarbij horende formule is: ΔT = λ_s ΔF. Hierbij is: T is de temperatuur; λ_s is een variabele die afhangt van de plek op aarde. De volgende vergelijking is voor het gemiddelde op te stellen: ΔT = λα ln(C/C₀), waarbij λ dan fungeert als constante voor het gemiddelde van alle plekken op aarde. Voor de Industriële Revolutie bedroeg de concentratie CO₂: 280 ppm (parts per million). Tegenwoordig rekenen we met ongeveer 391 ppm. In de periode van de industriële revolutie tot heden is de temperatuur met ongeveer 0,8 graden toegenomen. Invulling in de formule geeft: 0,8 = λα ln(391/280). Daaruit volgt: λα = 2,40. Twee graden opwarming geeft volgens invulling, waarbij c de benodigde concentratie CO₂ is: 2 = 2,40 ln(c/280). Dit levert op: c = 645 ppm. Nu stijgt de laatste tien jaar de concentratie CO₂ gemiddeld met circa 2,07 ppm per jaar. Over honderd jaar is dat bij voortzetting van de huidige trend 207 ppm. Dit gevoegd bij de 391 ppm, komt de concentratie uit op zo’n 600 ppm. Dat is nog geen 645 ppm, maar het komt in de buurt. Met enige mazzel halen we over honderd jaar de twee graden temperatuurstijging sinds het begin van de Industriële Revolutie, of 1,2 graad vanaf nu. Laatst gewijzigd door Sjaax : 28 november 2012 om 22:48.

2 januari 2013, 22:24	#5
PeterCC Minister Geregistreerd: 2 december 2007 Berichten: 3.221	Beste Sjaax. Alle berichten tot nu komen van jou. Frustrerend wellicht dat niemand jouw idee volgt. Maar toch heb je gelijk. Warmer is in ons voordeel. Kouder zou een ware ramp zijn en echt het einde van onze samenleving betekenen.

4 januari 2013, 16:07	#9
Klein Licht Minister-President Geregistreerd: 30 september 2011 Berichten: 5.484	Als je wil claimen dat een toename van CO2 in de atmosfeer niets uitmaakt omdat planten dit overschot zouden opnemen, hoe kan het dan ooit irrelevant zijn te weten hoeveel meer CO2 planten zouden kunnen opnemen in zo'n scenario?