Waardoor verandert het klimaat?
Theoretisch kader
De aarde en natuur doen wat ze willen. Klimaatverandering is een gegeven. Aanpassen aan voortdurend veranderende omstandigheden is onvermijdelijke, gezien de vele oorzaken die ervoor zorgen dat warme, koude, natte en droge perioden met hoge en lage standen van de zeespiegel elkaar afwisselen.
Inhoud
Klimaatsysteem
De temperatuur op aarde is niet zo stabiel als dat het op de schaal van een of meerdere generaties mensenlevens lijkt. De opwarming van de atmosfeer gemeten aan het aardoppervlak, waarover de bezorgdheid toeneemt, lijkt door mensen zelf veroorzaakt.
De geschiedenis van de aarde maakt duidelijk dat ook andere factoren.
hoeveel energie er op de aarde terecht komt
hoeveel erergie door de aarde wordt vastgehouden
De om de zon tollende aarde
Deze baan van de aarde rond de zon bestaat uit:
omloopbaan varieert in cycli van 100.000 jaar tussen bijna cirkel- en meer elipsvormig
“tilt” of schuinstand van de aardas t.o.v. de zon varieert in cycli van ca 30.000 jaar tussen de 20° en 30°
de “spin” van de aarde waardoor in cycli van ca 20.000 jaar de pool naar een ander punt in de ruimte wijst (op dit moment naar de poolster)
Zonlicht doet er zo niet altijd even lang over en bereikt het aardoppervlak onder een variërende invalshoek.
Daardoor variëert zonnekracht op het aardoppervlak in sterkte, en verschillen ook de seizoenen in sterkte.
Plaattektoniek
De aardkorst is een relatief dunne laag gestolde gesteenten, die in enkele grote brokken op de aardmantel drijven. (Convectie)stromingen van vloeibare gesteenten inder de aardmantel, laten de ‘platen’ op de ene plek uit elkaar drijven en ergens anders naar elkaar toe bewegen.
Af en toe scheurt ergens aardkorst open, of botsen platen op elkaar.
Klimaat wordt bepaald door o.a.:
de samenklontering of spreiding van landmassa’s
de variatie in temperatuur van land in of aan de rand van grote watermassa's is kleiner dan ver van watermassa's gelegen gebieden
de volgende subfactoren matigen of versterken dit effect:de verhouding in volume land en water
de diepte van zeeën (en temperatuur van het zeewater)
de overheersende zeestromingen (en windrichting)
de aanwezigheid van landmassa’s op de polen
land koelt sneller af dan water; ijs op de polen werkt als een soort koelkast doordat het zonlicht vrijwel volledig weerkaatst
Vulkanisme
Plaattektoniek veroorzaakt wisselende activiteit van vulkanen:
In actieve perioden hoge uitstoot van broeikasgassen naar de atmosfeer
In tijden van rust vastlegging van broeikasgassen uit de atmosfeer
koolstof die spoelt uit gesteenten naar zee; schelp- en schaaldieren nemen de koolstof op als kalk
Zonneactiviteit
Ook de zon heeft kuren. De hoeveelheid zonnevlekken toont de wisselende hoveelheid energie die de zon produceert.
Minder zonneactiviteit levert minder zonneenergie aan het aardoppervlak.
Broeikasgassen
Enkele gassen absorberen van door het aardoppervlak weerkaatste warmtestraling. Ze geven deze straling met enige vertraging weer af. Daardoor blijft warmtestraling langer in de dampkring.
Algemeen geldt dat door stijgende concentraties van ‘broeikasgassen’ de temperatuur in de atmosfeer geleidelijk stijgt. Deze stijging is overal waarneembaar: aan het aardoppervlak, in gesteenten en watermassa’s, in hogere luchtlagen.
Herkomst en eigenschap belangrijkste versterkende broeikasgassen
Onderstaande tabel toont gassen, die bijdragen aan het ‘versterkt broeikaseffect’.
NB: H2O bepaalt voor 66% het natuurlijk broeikaseffect,
en is daarmee het belangrijkste gas dat de temperatuur op aarde leefbaar maakt.
Evenwichts- en omslag-/kantelpunten
Het systeem aarde kent meerdere onderling samenhangende subsystemen. De invloed van mensen op het klimaat kent een lange geschiedenis. Zo is door de ontwikkeling van de landbouw, zo’n 7000 jaar geleden, waarschijnlijk voorkomen dat we nu in een ijstijd leven.
Broeikasgassen veroorzaken een wereldwijde klimaatverandering. De veranderingen zijn meetbaar, maar niet voor elke plek op aarde hetzelfde. Een algemene stijging van de gemiddelde temperatuur op aarde, zal het ene gebied bereikbaar en geschikt voor menselijk gebruik, en andere gebieden onleefbaar maken. Daarbij worden o.a. verwacht:
een toename in frequentie en hevigheid van extreme weersomstandigheden (hitte, droogte, orkanen)
smeltende ijskappen, stijgende zeespiegel
snel veranderende omstandigheden, waardoor de biodiversiteit afneemt.
Ook als er vanaf nu minder of helemaal geen broeikasgassen meer worden uitgestoten, dan zijn de broeikasgassen die nu in de atmosfeer aanwezig zijn niet snel verdwenen. Net zoals het tijd kost voordat radioactieve stoffen de helft van hun radioactiviteit verliezen, duurt het ook een flinke tijd voordat broeikasgassen uit de atmosfeer zijn opgenomen door planten en koralen en voor lange tijd zijn vastgelegd in bodems en gesteenten. Daarom wordt een volgende ijstijd pas over 100.000 jaar verwacht.
Klimaatbeleid en -actie; wetenschap of risico management?
Het is deels bekend en wordt vermoed, dat er evenwichtspunten in het klimaatsysteem van de aarde aanwezig zijn. Risico's dat mensen veroorzaken dat er een of meerdere evenwichten in het klimaatsysteem uit hun evenwicht worden gebracht lijken reëel. Voorbeelden van kantelpunten (Tipping Points) zijn:
smelten van permafrost maakt potentieel grote hoeveelheden methaan vrij
Natuurbranden brengen meer CO2 in de dampkring en veminderen het vermogen van planten en bomen om CO2 vast te leggen
Afsmelten van ijskappen, verminderen de reflectie van zonlicht en daardoor de koelcapaciteit van de aarde
Een visualisatie van The Guardian uit 2019 legt relaties tussen o.a. de afname van het zeeijs op de noordpool, via veranderingen in de zeestromingen in de atlantische oceaan, met de toenemende droogte in de amazone.
Ondanks tal van onzekerheden is er reden tot ongerustheid. De effecten van elk verstoord evenwicht kunnen catastrofaal zijn. Klimaatverandering is daarom misschien wel eerder een onderwerp voor risicomanagement, dan een onderwerp waarvoor eerst alle kennis en feiten op tafel moeten liggen om tot besluitvorming en in actie te komen. Risico's dat delen van de aarde, voor mensen onbewoonbaar worden zijn reëel en kunnen, als ze bijvoorbeeld leiden tot grote stromen klimaatvluchtelingen, politieke en sociale spanningen veroorzaken.
Is klimaatverandering een lange termijn weersverwachting?
Aandacht vragen voor klimaatverandering, door te wijzen op de verandering van de gemiddelde jaartemperatuur is populair. Een streepjescode van 1850 tot nu, verbeeldt temperaturen onder het huidige gemiddelde in blauw- en hogere gemiddelden in roodtinten.
Maar warmt alleen onze atmosfeer op, of verandert er veel meer?
Is onze focus op de reductie van broeikasgassen wel voldoende?
Niet alleen de atmosfeer warmt op
De aarde en binnen de aarde de kleine laag waarin al het leven plaatsvindt (de biosfeer), zijn geen gesloten systemen. Behalve de broeikasgassen in de atmosfeer, zijn ook planten, water en gesteenten in staat om grote hoeveelheden energie op te slaan.
Een focus op alleen oppervlaktetemperaturen, negeert meer dan 90% van totale opwarming van de planeet. Volgens het Intergovernmental Panal on Climate Change (IPCC) schat dat ruim 93% van de warmte die de aarde extra vasthoudt door toenemende concentratie broeikasgassen, terug te vinden is in de oceanen.
Wat gebeurt er onder onze voeten?
Water stroom ook onder het maaiveld. Energie toevoeren aan een systeem, is een garantie voor verandering.
Is het meten van temperaturen aan het oppervlakte, voldoende om vast te stellen of klimaatbeleid effectief is?
Efficiëntere energiesystemen verlengen de verblijftijd van energie in aardse systemen.
Welke effecten zijn voorspelbaar?
Kunnen deze elkaar versterken?
Wat is de moeite waard om te monitoren?
Wie draagt daarvoor een zorgplicht?
Verplaatst de energietransitie onbedoeld en ongemerkt, de opwarming van de aarde van de atmosfeer naar de hydrosfeer en lithosfeer?
Verandert het klimaat alleen de zichtbare wereld, of ook onzichtbaar, recht onder onze voeten? Hoe werkt het energiegebruik van de toekomst uit, fysisch, chemisch en organisch?
Welke potentiële rampen zijn vermijdbaar, als de focus van klimaatverandering wordt uitgebreid tot de hele biosfeer?
Voorkom oververhitting
Mooie klimaatakkoorden en plannen, zijn vluchtig. Als woorden nooit daden worden, verhitten ze slechts de gemoederen.
Voor een veilige en effectieve energietransitie, is een juist gebruik van de bodem en ondergrond waarschijnlijk noodzakelijk. Ben je daar ook van overtuigd, of daar al mee bezig, samen lukt het vast beter en sneller.
Laat me weten als je samen aan de slag wilt