Thread by @eaglehibma

Er wordt de laatste tijd wederom veel desinformatie verspreidt over #klimaatverandering , dus ik vind het wederom tijd worden om een nieuw draadje te schrijven over dit onderwerp.
Het onderwerp: hoe werkt de vergroening van de Aarde door CO2?[1/n]

[2/n] Voor mijn vorige draadje verwijs ik mijn lezer graag naar mijn draadje die ik alweer bijna een jaar geleden heb gemaakt naar aanleiding van de ongekende regenval in Luxemburg/Duitsland/België:

https://twitter.com/eaglehibma/status/1416048089694093320?s=20&t=peOGxKS1CMllG5bHITXQRA

Ik postuleerde hierin een verband met klimaatverandering

[3/n] Uiteraard ben ik nogmaals geen klimaatwetenschapper en was mijn draadje louter gebaseerd op natuurkundige processen en mijn interpretatie hiervan. Later bleek mijn hypothese correct te zijn: worldweatherattribution.org/heavy-rainfall…
Er wás een verband tussen de regenval en klimaatverandering

[4/n] Nu verder met het thema rondom CO2. Voordat ik verder ga, eerste een stukje achtergrond. Wat is ook alweer CO2? Het is een broeikasgas en het speelt een belangrijke rol in het natuurlijke broeikaseffect.
"HUH?! Maar dat broeikaseffect is toch slecht?!", hoor ik jou zeggen.

[5/n] Néé, dat is één van de grootste misvattingen die mensen maken. Ook ik dacht vroeger dat het broeikaseffect slecht is, maar het is dankzij dit natuurlijke broeikaseffect dat wij een leefbaar klimaat hebben op Aarde. Onze atmosfeer bestaat uit zuurstof, stikstof en "overige"

[6/n] Lees hier verder over de chemische samenstelling van de lucht: scied.ucar.edu/image/chemical…
Natuurkundigen hebben ontdekt dat elke stof licht opnemen en licht uitzenden. Licht is echter maar een klein deel van het zichtbare elektromagnetische spectrum. In dit licht zit energie.

[7/n] Licht beweegt zich door de ruimte als een golfbeweging: en.wikipedia.org/wiki/Light
In het deel van zichtbaar licht is te zien dat er verschillende kleuren licht bestaan. De kleur van het licht wordt bepaald door de afstand tussen de twee toppen/dalen van de golf: golflengte.

[8/n] Het is deze golflengte die de energie in de lichtgolf bepaald. Hoe kleiner de golflengte, hoe meer energie er in de lichtgolf zit. Tegenovergesteld geldt: hoe groter de golflengte, hoe minder energie er in de lichtgolf zit. Infraroodlicht (IR-licht) zit voorbij rood licht.

[9/n] Ik heb hier een mooi plaatje gevonden van het volledige electromagnetische spectrum op de website van NASA: imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbo…. IR-licht zit voorbij het rode lichtuit het zichtbare deel van het elektromagnetisch spectrum. Je ziet de golflengte langer worden.

[10/n] Wat is de relevantie van het EM-spectrum en CO2? Alles. De zon straalt een bepaalde hoeveelheid zonlicht uit en dat valt op de Aarde. Vanwege de positie die de evenaar heeft ten opzichte van de zon valt hier gedurende het hele jaar een constante hoeveelheid zonlicht.

[11/n] Bron: scienceabc.com/eyeopeners/why…
Hierdoor is het rond de evenaar altijd warm. De hoeveelheid invallend zonlicht kan worden gemeten middels satellieten, je kunt dit zelf opzoeken via de website van NASA: web.archive.org/web/2014031015…

[12/n] Meteorologische instituten, zoals ons eigen KNMI, doen ook in eigen land constant metingen op verschillende dieptes in de eigen bodem: knmi.nl/nederland-nu/w…
Uit alle data volgt een zogenaamde energie-balans. Dit proces heb ik eerder uitgelegd.

[13/n] De energie-balans verteld ons hoeveel zonlicht invalt op het aard-oppervlakte en hoeveel zonlicht terug wordt weerkaatst. Waarom is dit zo belangrijk? Omdat het verschil hiertussen ons verteld hoeveel warmte de Aarde afgeeft aan de atmosfeer/lucht: knmi.nl/kennis-en-data…

[14/n] Het spreekt tot onze verbeelding dat op de begane grond de lucht warmer is dan hoog in de lucht. Hoe komt dit? Doordat de Aarde warmte afgeeft aan de lucht. In onderstaand plaatje is te zien dat er 341 W/m^2 aan zonlicht invalt op het aardoppervlakte en dat de Aarde [...]

[15/n] 356 W/m^2 aan warmte uitstraalt. Nu komt de crux van mijn verhaal: in welke vorm wordt warmte uitgestraald? De natuurkunde leert ons dat een warm voorwerp voornamelijk IR-licht uitzendt: science.nasa.gov/ems/07_infrare…
Hieruit volgt dat de uitgestraalde Aardwarmte OOK IR-licht is.

[16/n] Nu weten wij op basis van temperatuurmetingen (én de stralingswetten van de Natuurkunde: natuurkundeuitgelegd.nl/videolessen.ph…) hoe hoger je komt, hoe kouder de temperatuur. Vandaar dat er altijd sneeuw ligt op de hoogste bergtoppen. Door te meten hoeveel warmte de Aarde uitstraalt [..]

[17/n] weten wij dat de gemiddelde temperatuur op Aarde gemiddeld -20 graden Celsius moet zijn, zie bijgevoegd plaatje, bron: knmi.nl/kennis-en-data…
Je ziet dat de piek van de uitgestraalde warmte van de zon voornamelijk IR-licht is met een golflengte van ca. 10 micrometer.

[18/n] Uit de energie-balans en de stralingwetten ( natuurkundeuitgelegd.nl/videolessen.ph… ) volgt een gemiddelde temperatuur van ca. 18 graden celsius. Er is een temperatuurverschil van 38 graden celsius tussen invallend zonlicht en uitgestraalde warmte!? Hoe komt dit?

[19/n] Pak ik hetzelfde plaatje erbij van de energie-balans van de Aarde. Van uitgestraalde warmte van de Aarde wordt ca. 90% opgenomen door de atmosfeer. Welke stoffen zijn hier verantwoordelijk voor? Broeikasgassen. De fysisch-chemische eigenschappen van deze gassen zijn bekend

[20/n] Zo weten wij dat de absorptiepiek van CO2 op ca. 23,4 micrometer ligt. Bron: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Carbo…
Ook andere broeikasgassen hebben een absorptiepiek in dezelfde brandbreedte als het IR-licht dat de Aarde uitstraalt. Wat betekent dit?

[21/n] Dat betekent dat het IR-licht met de golflengte die de Aarde uitstraalt voor een groot deel wordt opgenomen door de broeikasgassen. Hierdoor houden zij de uitgestraalde warmte vast en hebben wij een lekker, gematigd klimaat waarin veel leven zich kan ontwikkelen.

[22/n] De gevolgen zijn, zoals bekend, momenteel vrij distrastreus: de gemiddelde temperatuur van de Aarde neemt snel toe. earthobservatory.nasa.gov/world-of-chang…
Maar dat is niet alles, want dit draadje begon met het uitleggen van de vergroening van de Aarde, hoe werkt dit?

[23/n] Planten en dieren die fotosynthese uitvoeren, gebruiken CO2 als brandstof voor het maken van zuurstof: biologielessen.nl/index.php/natu…
Het is deze reden dat de temperatuur in bos vaak onder het gemiddelde ligt: het voornaamste broeikasgas CO2 wordt lokaal weggehaald.

[24/n] Klein detail: het heeft ook te maken met de warmtegeleidingscoëfficiënt van stoffen, wat dus het bekende hitte-eiland veroorzaakt. Hier staat dit mooi en duidelijk uitgelegd: bosplus.be/k/nl/n167/news…

[25/n] Je zou dus de logische conclusie kunnen trekken: door het planten van bomen kunnen wij klimaatverandering tegengaan. CO2 is brandstof voor onze planeet?! Dat klopt, zonder CO2 gaan we dood, want het houdt warmte vast en bomen/planten maken zuurstof op basis van CO2.

[26/n] NASA heeft 3 jaar geleden vastgesteld dat de vegetatie *bomen/planten* significant is toegenomen in de afgelopen jaren: nasa.gov/feature/ames/h…
Verder volgt uit een andere studie dat vergroening van de Aarde klimaatverandering tegenhoudt: nasa.gov/feature/greeni…

[27/n] MAAR...niet alles is verlopen via natuurlijke processen. Onderzoek dat gepubliceerd is in een wetenschappelijk blad heeft ontdekt dat een hoop "extra groen" in Zuid-Asia, voornamelijk China en Indonesië, geplant is door mensen ter behoeve van voedselproductie.

[28/n] Het gevolg is dat hierdoor de netto opgenomen CO2 praktisch 0 is en dat er hierdoor geen dempend effect op klimaatverandering is ontstaan. Lees hier verder een journalistiek stuk op de website van Boston University. Het orgineel komt uit Nature en zit achter een betaalmuur

[29/n]: bu.edu/articles/2019/…
Verder onderzoek heeft uitgewezen dat het beschreven proces genaamd "CO2-fertilisatie" ook zijn limieten heeft: nasa.gov/feature/land-e…
Uit dit onderzoek blijkt dat de vergroening van de Aarde zijn limieten aan het bereiken is. Hoe zit dit?

[30/n] Het "CO2-fertilisatie effect" is een hypothese die al jaren bekend is. Klimaatwetenschap bestaat al sinds de '00 jaren. In 2013 is er een onderzoek gepubliceerd waarin een studie is gedaan naar de toename van CO2 in de atmosfeer en vergroening van de Aarde.

[31/n] Op basis van natuurlijke processen die in wiskundige modellen verwerkt zijn is er voorspeld dat in de jaren 1982 - 2010 een toename zou moeten zijn van 5 - 10% meer groen over de gehele Aarde. Hun hypothese is bevestigd: er was een toename gemeten van 11% meer groen.

[32/n] Een studie uit 2020 heeft ontdekt dat de vergroening van de Aarde aan het vertragen is. Er is voldoende CO2 aanwezig, maar voor een plant om te groeien moet er ook voldoende zoet water en voedingsstoffen in de grond zitten. Het zijn deze factoren waar tekorten ontstaan.

[33/n]nasa.gov/feature/land-e…
Vooral het tekort aan water is problematisch: door de hogere temperaturen is er meer uitdroging van de grond, hierdoor blijft er minder grondwater in de grond over voor planten om op te nemen en wordt hun groei tegengehouden.

[34/n] Een andere studie bevestigd de groener wordende Aarde: earthobservatory.nasa.gov/images/146296/…
Interessante notie: het groener worden van de Aarde heeft de temperatuurtoename met 0,2 - 0,25 graden Celsius gedempt. De Aarde is dus minder warmer dan zij zou moeten zijn.

[35/n] Een studie uit 2020 demonstreert de eerder benoemde beperkingen: nasa.gov/feature/goddar…
In onderstaand plaatje is de "Global Carbon Uptake" te zien. In het nederlands: de "globale koolstof opname". Met andere woorden: opname van CO2 via natuurlijke processen.

[36/n] In het plaatje van mijn vorige tweet is te zien hoe zogenaamde "groene zones" zoals het Amazonegebied in Zuid-Amerika of de tropische regenwouden in Centraal-Afrika minder CO2 opnemen. Dat komt omdat er zoveel droogte in de grond zit in deze gebieden dat er bomen sterven.

[37/n] Meer bomensterfte = minder groen = minder opname van CO2. Andere gebieden zoals de steeds groener wordende permafrost in Siberië, worden wél steeds groener. Dat is duidelijk af te lezen in het plaatje. Klinkt goed zou je zeggen? Niet dus. Er zijn vele onzekerheden.

[38/n] 1. In de permafrost zitten veel micro-organismen opgesloten waarvan onbekend is wat hun effect gaat zijn op klimaatverandering. Er bestaat een kans dat er veel methaan-producerende micro-organismen opgesloten zitten in de bodem, dit zal klimaatverandering versnellen.

[39/n] nature.com/articles/d4158…
2. Momenteel nemen de methaan-niveau's van de atmosfeer gestaag toe, dit zal klimaatverandering enkel versnellen: noaa.gov/news-release/i….
Is er reden tot zorg? Absoluut.
Is er geen voor paniek? Nee, dat is bullshit.
Is actie noodzakelijk? JA!

[40/n] Tijd om dit draadje af te ronden. Welke conclusies kunnen wij trekken:
1. De aarde wordt groener door het CO2-fertilisatie effect. Dit mechanisme staat beschreven in de wetenschappelijke literatuur.
2. Uit studies blijkt dat een deel van de groener Aarde onnatuurlijk is

[41/n] 2. In China en Indonesië zijn er grote gebieden vergroend voor voedselproductie. Hierdoor is het netto CO2-effect op inperking van klimaatverandering praktisch 0.
3. De CO2-fertilisatie is aan het afnemen door een tekort aan zoet water en voedingsstoffen in de bodem

[42/n] 3. Vooral uitdroging van de grond --> tekort aan zoet water in de bodem is een probleem én een gevolg van hogere temperaturen van de atmosfeer, met als gevolg drogere lucht en dús uitdroging van de grond, waardoor er minder water in de bodem blijft voor de planten/bomen.

[43/n] Vergroening van de Aarde door hogere CO2 niveau's klinkt zo simpel, maar feitelijk betekent dit dat de temperatuur van de atmosfeer gestaag toeneemt doordat de concentratie broeikasgas toeneemt. Dit zou op zichzelf geen probleem zijn, maar hogere temperaturen betekent[..]

[44/n] op termijn andere onbekende effecten zoals opwarming van het zeewater --> vermindering van de warme golfstroom, maar óók smelten van de permafrost. Als hierin ongekende hoeveelheden methaan tegenkomt, dan is klimaatverandering compleet en de mensheid gedoemd.

[45/n] Is er nog hoop? Natuurlijk is er hoop! Er is altijd hoop zolang wij in staat zijn onze CO2 uitstoot in te perken. Laat die auto soms staan en pak de fiets. Ga minder vliegen en ga eens lokaal op vakantie. Maar bovenal: geloof niet in de verhalen dat "CO2 is groenvoer".

[46/n] JA, zonder CO2 gaan wij dood, doordat er anders geen stof is die bomen/planten kunnen gebruiken voor fotosynthese. Maar feit is dat de CO2 concentraties vroeger vele malen lager waren en dat er toen ook volop fotosynthese plaatsvindt.

[47/n] Net als het feit dat de gemiddelde temperatuur van de atmosfeer gestaag toeneemt, mede dankzij de almaar hogere CO2 concentraties *en andere broeikasgassen*.
Dus: een groenere Aarde = warmere Aarde. En dat lijkt mij juist niet wenselijk...

[48/48] Beste lezer, hartelijk dank voor het lezen van dit draadje! Klimaatverandering is complexe materie, ook ik als docent Natuurkunde/Scheikunde moet soms artikelen twee keer lezen voordat ik daadwerkelijk de materie begrijp. Mocht je vragen hebben: stel ze gerust hieronder.