Door Frans Schrijver.

Deel 3 van het drieluik over het groene CO₂-niveau

In de vorige twee artikelen heb ik gesproken over de samenhang tussen vergroening en de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer en over de invloed van temperatuursveranderingen. De volgende vraag is of de actuele opwarming in combinatie met de waargenomen vergroening van de aarde, de recente stijging van de CO₂-concentratie kunnen verklaren.

De samenhang tussen de biologische processen en de CO₂-concentratie blijkt inderdaad ook een goede en logische verklaring voor de recente stijging. We weten dat sinds het begin van de industrialisatie de aarde (ondanks alle menselijke ingrepen) een stuk groener is geworden. De volgende afbeelding geeft de vergroening aan in de afgelopen 120 jaar. Wie aan de mondiale vergroening twijfelt, moet maar eens deze video van de Nasa kijken.

Het is duidelijk dat de biologische motor nu een stuk sneller draait dan vóór de periode van industrialisatie. Zowel de totale fotosynthese als de totale natuurlijke emissie liggen nu op een veel hoger niveau dan 100 of 200 jaar geleden. Dat blijkt ook uit de cijfers die in de volgende afbeelding van de koolstofcyclus zijn weergegeven. Het gaat hier om de veranderingen sinds 1750.

De cijfers uit 1750 zijn afkomstig uit de IPCC-rapporten; de actuele cijfers komen van het Global Carbon Budget 2023. De vergroening van de aarde is in de cijfers goed zichtbaar: de totale fotosynthese is gestegen van 167 naar 216 GtC per jaar. In combinatie met de kleine toename van de gemiddelde verblijftijd van CO₂ in de atmosfeer, verklaart dit volledig de toename van de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer met 50%.

  • In 1750 in atmosfeer 591 GtC = 167 GtC/jaar x 3,5 jaar
  • In 2022 in atmosfeer 885 GtC = 216 GtC/jaar x 4,1 jaar

De hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer heeft kunnen stijgen in een periode waarin de opwaartse stroom (Up flux) groter was dan de neerwaartse stroom. De totale opwaartse stroom is gestegen met 55 GtC/jaar. Hiervan is 11 Gtc/jaar het gevolg van menselijke emissies. De natuurlijke stroom (voor het overgrote deel respiratie) is dus met 44 GtC/jaar toegenomen, 4 keer zo veel als menselijke emissie. Die grote toename van de natuurlijke emissies heeft niets te maken met menselijke uitstoot, maar is wel goed te verklaren door de invloed van temperatuur. Sinds het einde van de Kleine IJstijd is de temperatuur op aarde met ongeveer 1,1 °C gestegen (1,5 °C op land en 1,0 °C op zee), volgens het Copernicus-project is de mondiale stijging zelfs 1,5 °C. Dat heeft zich vertaald in meer respiratie, vooral vanuit de bodem, met een stijging van de CO₂-concentratie tot gevolg.

Naast de hogere temperatuur draagt ook de iets langere verblijftijd (4,1 in plaats van 3,5 jaar) bij aan een hogere concentratie. Door andere beperkende factoren (constraining effects) zoals water en voedingsstoffen, neemt het effect van meer CO₂ op de fotosynthese relatief af.

De invloed van temperatuur op de concentratie van CO₂ in de atmosfeer is zeer uitgebreid onderzocht door de Griekse hoogleraar Demetris Koutsoyiannis, niet alleen kwalitatief, maar ook kwantitatief. Ik wil hier twee resultaten noemen, die een duidelijke bevestiging geven aan de invloed van temperatuur op de CO₂-concentratie.

1. Causaal verband. Vanuit eerder onderzoek was al bekend dat er een heel duidelijke samenhang (correlatie) is tussen veranderingen van de CO₂-concentratie en de temperatuur, waarbij de veranderingen in de CO₂-concentratie altijd volgen op veranderingen in de temperatuur (en niet andersom). Zie bijvoorbeeld deze grafiek op WoodForTrees. Koutsoyiannis heeft dit een slag dieper onderzocht op basis van impuls response functies. Op basis van nauwkeurige metingen sinds 1979 heeft hij bewezen dat als er een oorzakelijk verband is, dat het dan in de richting T ➜ ΔCO₂ is. De omgekeerde richting is uitgesloten.

2. Op basis van de waargenomen samenhang heeft Koutsoyiannis een eenvoudig rekenmodel gepresenteerd, dat de veranderingen in de CO₂-concentratie zeer nauwkeurig kan voorspellen op basis van temperatuurschommelingen. Het raamwerk komt goed overeen, niet alleen met de toename van de atmosferische CO₂-concentratie, maar ook met de seizoen variaties en de uitbreiding van de biosfeer. Zie de grafieken hieronder.

De waarnemingen bevestigen dus de bovengenoemde verklaring van de gestegen CO₂-concentratie en de samenhang met de vergroening van de aarde. Het grote voordeel van deze verklaring is, dat er geen nieuwe of uitzonderlijke aannames nodig zijn. Alles is gebaseerd op kennis en wetmatigheden die niet ter discussie staan of afwijken van hoe gassen zich in vergelijkbare omstandigheden gedragen.

Dit kan niet gezegd worden van de algemeen geaccepteerde verklaring dat menselijke uitstoot de enige ‘schuldige’ is. Die redenering houdt alleen maar stand als je gelooft dat menselijk CO₂ zich heel anders gedraagt dan al het andere CO₂ en zich ophoopt in de atmosfeer. Volgens het IPCC wel honderdduizenden jaren. Maar menselijk CO₂ is niet te onderscheiden van natuurlijk CO₂. De atmosfeer is niet in compartimenten verdeeld en goed gemengd door de vele luchtturbulenties. Alle CO₂-moleculen hebben daardoor dezelfde gemiddelde verblijftijd.

Als je accepteert dat menselijk CO₂ zich hetzelfde gedraagt als natuurlijk CO₂, is de relatieve bijdrage van menselijke uitstoot gemakkelijk in te schatten. Bij een stabiele uitstoot van 11 GtC/jaar (het huidige niveau inclusief de door mensen veroorzaakte ontbossing) zal de opname daarvan (down flux) na enige tijd ook 11 GtC/jaar worden. Bij een verblijftijd van 4,1 jaar is de menselijke bijdrage dus 11 x 4,1 = 45 GtC. Dat is 5% van de totale hoeveelheid in de atmosfeer en ongeveer 15% van de toename sinds 1750.

Deze redenering en berekening weerleggen ook de drogredenering dat ‘de stijging in de atmosfeer wel het gevolg van menselijke uitstoot moet zijn, omdat dat de natuur een deel van de uitstoot opneemt en dus netto CO₂-‘sink’ is’. Het kan heel goed zijn dat de natuur meer CO₂ opneemt dan afgeeft, maar dat zegt niets over de oorzaak van de toename in de atmosfeer. De redenering is net zo onzinnig als denken dat het toevoegen van een klein elektrisch kacheltje, dat slechts 5% van de totale energie levert, de temperatuur in huis eindeloos kan doen laten stijgen.

Samenvattend kunnen we stellen dat de recente stijging van de CO₂-concentratie in de atmosfeer zich goed laat verklaren door de toename van de natuurlijke emissie (respiratie) en de vergroening van de aarde.

  • Door de gestegen temperatuur sinds de Kleine IJstijd komt de in de bodem en oceanen opgeslagen koolstof sneller vrij dan de fotosynthese het kan absorberen. Hierdoor stijgt de CO₂-concentratie en treedt vergroening op.
  • De CO₂-stijging laat zich eenvoudig en nauwkeurig modelleren, zonder dat uitzonderlijke aannames nodig zijn die afwijken van hoe gassen zich in het algemeen gedragen.
  • De bijdrage van menselijke uitstoot is verantwoordelijk voor niet meer dan 15% van de toename, wat overeenkomt met 5% van de totale hoeveelheid in de atmosfeer.


Op mijn website https://www.greenco2level.org ga ik veel uitgebreider in op de samenhang van biologische processen en de CO₂-concentratie in de atmosfeer. Daar vind je ook de verwijzingen naar alle wetenschappelijke bronnen die dit verhaal ondersteunen.

Zie verder: Schrijver, F.J. (2024) ‘Impact of global greening on the natural atmospheric CO₂ level’, Science of Climate Change, 4(2), pp. 79–88, https://doi.org/10.53234/scc202411/02.

***