Door Rob de Kok.

De positie van het IPCC

Antropogene (door de mens veroorzaakte) CO₂-emissies worden met redelijke nauwkeurigheid geschat terwijl de atmosferische concentratie wordt gemeten op het Mauna Loa Observatorium op Hawaï (MLO). Het staat dan ook niet ter discussie dat het CO₂-gehalte in de atmosfeer sterk is gestegen. De interpretatie van de bron van de emissies wordt echter doorgaans op een eenzijdige of kortzichtige wijze benaderd. Zonder nuance stelt het IPCC bijvoorbeeld in zijn zesde evaluatierapport (AR6):

“Het staat onomstotelijk vast dat de toename van atmosferische CO2 sinds het pre-industriële tijdperk wordt veroorzaakt door menselijke activiteiten”.

Bijdragen van natuurlijke processen aan de CO₂-concentraties worden genegeerd of, in het beste geval, gebagatelliseerd. Dit artikel zal aantonen dat natuurlijke emissies niet marginaal zijn en qua grootte vergeleken kunnen worden met die van antropogene oorsprong.

De waarnemingen

De koolstofcyclus is het voortdurende proces waarbij CO₂ wordt uitgewisseld tussen de atmosfeer, de oceaan, het landoppervlak en alle levende organismen op aarde. De belangrijkste en snel reagerende factoren die hier worden meegenomen, zijn de oceanen en de biosfeer.


Beide nemen grote hoeveelheden CO₂ op en stoten deze ook weer uit, onder invloed van factoren zoals temperatuur, biologische activiteit en vochtigheid. De Amerikaanse klimaatwetenschapper Roy Spencer stelde een verband vast tussen de historisch waargenomen temperaturen van het zeeoppervlak en de atmosferische CO₂-concentraties. Eerder werd al geobserveerd dat de antropogene emissies niet goed overeenkomen met de MLO waarnemingen. Beide reeksen verschillen niet alleen in sterkte maar ook in hun historiscn verloop. Door gebruik te maken van een eenvoudig model en daarin een te onderzoeken temperatuur afhankelijke bijdrage op te nemen, slaagde Spencer erin de som van de emissies in overeenstemming te brengen met de MLO-gegevens. Hiermee vond hij een natuurlijke bijdrage die zelfs groter is dan de antropogene bijdrage.

In het vervolg zal ik nagaan in hoeverre zowel land– als zee-temperaturen de waargenomen CO₂-trends kunnen verklaren en de bevindingen van Spencer kunnen bevestigen.

Verificatie

De resultaten van Spencer kunnen als redelijk betrouwbaar worden aangemerkt, aangezien ze meer dan 50% van de MLO-waarnemingen verklaarden. Bovendien werd het optimale resultaat bereikt bij een tijdsverloop van 5 tot 6 maanden tussen de temperatuur- en de CO₂-respons, een aanwijzing dat de temperatuur de oorzaak is. Voortbouwend op de analyse van Spencer heb ik onderzocht of een alternatieve analyse – waarbij dus ook de temperaturen op het land worden meegenomen – zijn bevindingen zou kunnen bevestigen. Bovendien heb ik een iets meer verfijnde beschrijving gebruikt, die het beste aan de hand van het elektronisch schema van Figuur 1 kan worden uitgelegd. Voor de berekeningen heb ik ongefilterde temperaturen van de lagere troposfeer uit de database van NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) gebruikt. Voor de atmosferische CO2 waarden zijn dat de jaarlijks gemiddelde CO2 gegevens van het MLO. Aangezien NOAA het gemiddelde over de periode 1901–2000 als referentiepunt aanneemt voor het berekenen van temperatuurafwijkingen, was een correctie nodig om ze te kunnen vergelijken met pre-industriële temperaturen en ze in overeenstemming te brengen met de waargenomen stijging van ongeveer ~1,48 °C. Hiervoor moest een correctie van +0,36 °C worden toegepast.

De natuurlijke emissies worden in het schema van Figuur 1 voorgesteld door stroombron A en de antropogene emissies door bron B. De gemeenschappelijke emissie wordt verdeeld over de atmosfeer Ca en de biosfeer en oceanen Cb (capaciteit Cb is groter dan Ca). Gemakshalve zal in het vervolg de term ‘biosfeer ‘ook als aanduiding voor de ‘biosfeer plus de oceanen’ worden gebruikt.

De opname door de biosfeer wordt bepaald door de partiële druk (P − ΔP) en de weerstand R. In deze context is de partiële druk het verschil tussen de atmosferische druk P en de druk vanuit de biosfeer ΔP (beide worden aan het begin op nul Gigaton gesteld).

Resultaten

Via een iteratieve procedure werden de variabelen A en R, evenals de verhouding Cb/Ca, systematisch gevarieerd totdat een optimale overeenstemming met de waarnemingen werd bereikt. Dit leidde tot de resultaten van Figuur 2, berekend over de periode 1990 tot 2025, een periode waarin de CO2-uitstoot versneld toenam. De linkerzijde van de figuur toont de emissies, terwijl de rechterzijde de absorptie door de biosfeer en de accumulatie in de atmosfeer weergeeft. Dit laat zien dat de natuurlijke emissie (paarse curve) nagenoeg gelijk is aan de antropogene (rode curve). De CO2-afvoeren, aan de rechterkant van Figuur 2, geven aan dat van de totale uitstoot, aangeduid met de grijze curve, ongeveer 25% in de atmosfeer achterblijft (blauwe curve), terwijl ruwweg 75% wordt geabsorbeerd door de biosfeer (groene curve).

Wat opvalt is dat de absorptiecurve niet de snelle schommelingen vertoont die gepaard gaan met El Niño- en La Niña-condities. Dit komt doordat deze waarden zijn berekend op basis van de geaccumuleerde atmosferische concentratie.

Een belangrijke aanwijzing voor de betrouwbaarheid van de resultaten kan gevonden worden in de vergelijking van de berekende gegevens met de MLO-gegevens, in Figuur 2 rechts, met de zwarte curve weergegeven. Deze reeks begint in 1959, het jaar waarin het MLO startte met zijn CO₂-metingen. De overeenkomst tussen beide curven is opvallend – niet alleen wat betreft de trend, maar vooral ook wat betreft de snelle variaties. De correlatiecoëfficiënt uit de berekeningen bedraagt +0,8.

De samenloop van de schommelingen wijst er ook op dat de biosfeer relatief snel reageert op temperatuurveranderingen. De berekende gevoeligheid van de emissies voor temperatuurveranderingen is ruwweg 27 Gt CO₂/°C/jaar (Spencer kwam uit op 35 Gt CO₂/°C/jaar).

De regulerende CO₂-kringloop

Er bestaat geen twijfel dat de koolstofcyclus een stabiliserende werking heeft; meer CO2 betekent meer plantengroei, sterkere fotosynthese, en daarmee minder CO2. Terwijl de antropogene emissie in 2025 ongeveer 40 Gigaton (Gt) CO₂ per jaar bedroeg bleef er 25% of slechts 10 Gt in de atmosfeer achter, overeenkomend met een jaarlijkse bijdrage van ~ 1,3 ppm (part sper million).

De berekeningen wijzen er bovendien op dat, als de totale uitstoot constant zou blijven op 40 Gt per jaar, de concentratie niet oneindig zou toenemen maar zou stabiliseren op ongeveer 500 ppm (bij een huidige waarde van 425 ppm). De verklaring hiervoor is dat de biosfeer, bij de toenemende partiële druk, steeds grotere hoeveelheden CO2 gaat opnemen, totdat er een evenwicht is bereikt met de uitstoot.

Stijgende CO2-concentraties hebben inmiddels geleid tot een aanzienlijke “vergroening”. NASA heeft gerapporteerd dat het globale vergroende gebied twee keer zo groot is als het grondgebied van de Verenigde Staten.

Ten slotte bieden de berekeningen ook een schatting van de relaxatietijd – oftewel de tijd die het klimaatsysteem nodig heeft om een ​​plotselinge verandering in het CO2-gehalte grotendeels te verwerken en het atmosferisch evenwicht te herstellen.

Als de natuurlijke bijdrage op nul wordt gesteld, kan bij een redelijke (maar niet optimale) overeenstemming een relaxatietijd van ongeveer 40 jaar worden geschat. Wanneer de natuurlijke bijdrage wel wordt meegerekend, daalt de relaxatietijd tot ruwweg 20 jaar.

Kanttekening en conclusie

Uiteraard kunnen er bezwaren worden aangevoerd tegen een sterk vereenvoudigde weergave van een complexe cyclus. In dit verband zou de verhouding tussen koolstofisotopen kunnen worden aangehaald om een ​​tegengestelde conclusie te ondersteunen: het argument is dat een verschuiving in de verhoudingen van de isotopen ¹⁴C, ¹³C en ¹²C wijst op een fossiele oorsprong.

Hoewel isotoopsignaturen belangrijke aanwijzingen bieden, maken hun inherente beperkingen en de aanwezigheid van verstorende factoren ze ongeschikt om de door de mens veroorzaakte bijdrage aan CO₂ kwantitatief te bepalen.

De hier gepresenteerde bevindingen leiden – ongeacht de onzekerheden – onvermijdelijk tot de conclusie dat natuurlijke bijdragen aanzienlijk moeten zijn. Het verloop van de antropogene emissies is op zichzelf volstrekt ontoereikend om de details te verklaren die in de gegevens van het Mauna Loa Observatory (MLO) zichtbaar zijn.

Bovendien tonen diverse wetenschappelijke studies – waaronder die van Park, Humlum et al. en Kuo et al, aan dat de CO2-toename mede afhankelijk is van de temperatuur.

Het feit dat het IPCC dit en soortgelijk onderzoek terzijde schuift, wijst ofwel op misleiding, ofwel op een ernstig gebrek aan wetenschappelijke zorgvuldigheid.

***


Over de auteur

Rob de Kok (1945) is geofysicus en energieconsultant met ruime internationale ervaring in de geofysische industrie. Na zijn studie instrumentatietechniek aan de Technische Universiteit Delft trad hij in 1976 in dienst bij Shell Research in Rijswijk, waar hij zich verder ontwikkelde en kwalificeerde als geofysicus. Hij deed brede praktijkervaring op in uiteenlopende geofysische disciplines en werkte in het Verenigd Koninkrijk, de Verenigde Staten en Nieuw-Zeeland. Na zijn vertrek bij Shell in 2002 was hij werkzaam als principal geofysicus bij Baker Hughes en later bij Schlumberger. Vervolgens werkte hij als zelfstandig ondernemer en consultant in onder meer Nederland, Australië, Libië en het Verenigd Koninkrijk. Vanuit zijn technische en geofysische achtergrond richt hij zich tegenwoordig op vraagstukken rond energie, de energietransitie en klimaatverandering.

***