distikstofmonoxide (N2O), stikstofdioxide (NO2) en ozon (O3), absorberen infraroodstraling en gaan of sneller bewegen of komen in trilling door de opgenomen energie.Een bijdrage van Hugo Matthijssen.

Gasmoleculen die een dipoolovergang kunnen hebben in hun infraroodspectrum, zoals waterdamp (H2O), koolstofdioxide (CO2), distikstofmonoxide (N2O), stikstofdioxide (NO2) en ozon (O3), absorberen infraroodstraling en gaan of sneller bewegen of komen in trilling door de opgenomen energie. De absorptiespectra van gassen die uit nog meer atomen bestaan, zoals methaan (CH4), hebben meestal meer dipoolovergangen die sterker absorberen en veroorzaken daardoor een sterker broeikaseffect.

Bron Wikipedia

Wat is een dipool werking?

En dan kijken we even naar de vroegere fm en tv ontvangst.

Daarvoor was een dipoolantenne nodig van de halve of hele lengte van de golflente die moest worden opgevangen. Dat betekent dat met deze antenne de radiogolven werden opgevangen en omgezet in een elektrisch stroompje als signaal voor de tv of radio.

distikstofmonoxide (N2O), stikstofdioxide (NO2) en ozon (O3), absorberen infraroodstraling en gaan of sneller bewegen of komen in trilling door de opgenomen energie.

Zie hier.

De golf loopt van voor naar achteren door de antenne en afhankelijk van de polariteit wisselen de + en de – stroom en zo kun je een signaal van een zender ontvangen.

Hoe dichter de lengte van de antenne bij de golflengte van het signaal zit hoe beter de ontvangst dat betekent dat antennes met de halve of een kwart golflengte het signaal ook kunnen ontvangen maar een kwart golf antenne veel minder energie zal opnemen dan een halve golf antenne. Hoe meer antennes bij elkaar die op de juiste manier zijn gekoppeld hoe groter het vermogen is wat geleverd kan worden.

Laten we nu eens naar de broeikasgasmoleculen kijken in de atmosfeer en dan ga ik gelijk over op een afbeelding van wat de belangrijkste broeikasgassen genoemd wordt.

Het klimaatbeleid berust op drijfzand Gasmoleculen die een dipoolovergang kunnen hebben in hun infraroodspectrum, zoals waterdamp (H2O)

Wat we hier zien zijn de bovenste 2 gassen waterdamp H2O en koolzuurgas CO2 die vergelijkbaar zijn qua werking en met een “dipool antenne” en infrarood kunnen opvangen. De broeikaswerking van deze gassen is bijna gelijk en de frequenties in het infraroodspectrum overlappen elkaar deels

De bijdrage van deze 2 gassen aan de broeikaswerking wordt bepaald door de hoeveelheid van het gas in de atmosfeer en de broeikaswerking en kijken we naar de hoeveelheid dan is dat 420 ppm CO2 terwijl de hoeveelheid waterdamp, afhankelijk van de temperatuur en vochtigheidsgraad en loopt van ongeveer 200 tot 70.000 ppm en niet meer dan 2,2 ppm methaan CH4 kan de energie uit meerdere richtingen opvangen en heeft een sterkere broeikaswerking dan CO2 en H2O, maar de hoeveelheid is zeer gering zodat de bijdrage aan de broeikaswerking marginaal te noemen is.

Nog even op een rij 2,2 ppm methaan, 420 ppm CO2 en tussen de 200 en 70.000 ppm waterdamp. En dat betekent dat waterdamp Qua werking en hoeveelheid in de atmosfeer de grootste bijdrage, ongeveer 70%, geeft aan broeikaswerking van de aarde. Zie ook dit artikel van het KNMI. https://www.knmi.nl/kennis-en-datacentrum/uitleg/broeikasgas-waterdam.

Het klimaatbeleid berust op drijfzand Gasmoleculen die een dipoolovergang kunnen hebben in hun infraroodspectrum, zoals waterdamp (H2O)

Neem je de hoeveelheid van de gassen in de atmosfeer mee dan is de hoeveelheid methaan verwaarloosbaar.

En om een wat beter beeld te geven over de samenstelling van de atmosfeer dan zien we dat de atmosfeer voor 78% uit stikstof (N2) bestaat. (let op dit is een inert gas en geen stikstof oxide) ook zit er 21% zuurstof in de atmosfeer en 1% sporengassen waaronder 0,042% CO2 en 0,00022% CH4 of methaan.

Maar de atmosfeer is nooit helemaal droog zodat er tussen de 200 ppm en 70.000 ppm waterdamp in de atmosfeer kan voorkomen afhankelijk van de temperatuur en de vochtigheidsgaad.

Stikstof oxide

En nu even een uitstap. De maatregelen en europese uitstoot normen zijn effectief en de hoeveelheid stikstof oxide is al jaren sterk gedaald.

Toch komen de natuurbeheerorganisaties met de boodschap dat we nog veel meer stikstof moeten verminderen omdat hun kunstmatig afgegraven akkerland nu natuur heet en grootschalige heidevelden die in Nederland niet thuis horen omdat ze alleen ontstaan door menselijke activiteit stikstof arm moeten blijven.

Het klimaatbeleid berust op drijfzand Gasmoleculen die een dipoolovergang kunnen hebben in hun infraroodspectrum, zoals waterdamp (H2O)

 

En dan is het vreemd dat er zo moeilijk over gedaan wordt, naarmate de oudere auto’s richting sloop gaan neemt deze uitstoot nog meer af.

Terug naar de broeikasgassen Het zal duidelijk zijn dat, als we kijken naar de broeikaswerking per broeikasgas en daarbij rekening houden met de werking van het gas van de hoeveelheid daarvan in de lucht, waterdamp het belangrijkste broeikasgas is en laten we eens kijken wat het KNMI daar over schrijft:

“Het belangrijkste broeikasgas is waterdamp

Zonder broeikasgassen en met gelijke andere factoren (zoals de weerkaatsing van zonlicht) zou het gemiddeld op aarde 33 graden kouder zijn. Waterdamp neemt bijna twee derde van het natuurlijke broeikaseffect voor zijn rekening en is daarmee het belangrijkste broeikasgas”

Hoe zit het dan met CO2 vraag ik me af en wat schrijft het KNMI daar dan over.

“Kooldioxide is na waterdamp het belangrijkste broeikasgas. Door menselijke invloeden komt er jaarlijks ongeveer 30 miljard ton kooldioxide (CO2) in de atmosfeer terecht. Dit maakt kooldioxide na waterdamp het belangrijkste broeikasgas. Oceanen en planten slaan ongeveer de helft van de aanwezige kooldioxide op. De rest blijft achter in de atmosfeer.

Effect CO2

Onderzoekers zitten nog met veel vragen op het gebied van kooldioxide. Wat is bijvoorbeeld het effect van bossen op de opname van CO2? Neemt de oceaan meer op dan nu wordt gedacht en zijn er regionaal verschillen?”

Er zijn nog veel vragen wat CO2 betreft, maar kijken we naar hoeveelheden dan zien we in het begin van de industriële revolutie slechts 280 ppm CO2 in de atmosfeer en dat is nu 420 ppm. Een toename van 140 ppm in 170 jaar zou volgens de theorie van de versterkende werking de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer beïnvloeden (Waterdamp tussen de 200 ppm en 70.000 ppm, CO2 420 ppm en methaan 2,2 ppm) Tijdens het carboon tussen de 359 en 299 miljoen jaar geleden zat er gemiddeld ongeveer 3000 ppm CO2 in de lucht en dat was de periode dat het leven zowat explodeerden. Zowel in zee, waar ook de eerste schelpdieren ontwikkelden als op het land wat bijna compleet uit bossen bestond.

Het beleid wat CO2 betreft is gebaseerd op drijfzand en de koppeling tussen opwarming en CO2 en CH4 is onduidelijk daarom wordt er gewezen naar de versterkende werking, de wet van Clausius-Clapeyron.

“De hoeveelheid water die lucht maximaal kan bevatten neemt ongeveer 7 procent toe als de temperatuur 1 graad stijgt. In de metingen zien we een nagenoeg constante relatieve vochtigheid van ongeveer 77 procent boven grote wateroppervlakten. Dit is het percentage waterdamp in de lucht ten opzichte van de maximale hoeveelheid.”

En zo wordt de rol van CO2 verklaard en dat beetje gas wordt het belangrijkste broeikasgas genoemd. De wet van Clausius-Clapeyron werkt goed in een laboratorium waar gewerkt wordt met een proefopstelling met 2 gassen.

Kijken we naar de atmosfeer dan zie je een heel ander plaatje. Lucht weegt niet meer dan 1,2 kg per kubieke meter en zout water meer dan 1000 kg per kubieke meter dat betekent dat water veel meer energie kan opnemen dan lucht. En dan komt stroming in beeld: als er ergens in een oceaan een wat warmere plaats is zoals rond de evenaar of tijdens een el Nino dan zie je convectie boven die plaats. De lucht gaat over de oceaan toestromen en neemt onderweg veel warmte en waterdamp op.

Op de hotspot zie je convectie en stijgt er heel veel opgewarmde, met vocht verzadigde, lucht op, zoals boven de evenaar, en koelt af waarna waterdamp condenseert en uitregent. En dat is dan verticaal warmtetransport buiten de broeikasmodellen om en dat zie je op veel plaatsen op de wereld.

Samengevat waterdamp daarvan zit er, afhankelijk van de temperatuur en de vochtigheidsgraad, tot 70.000 ppm in de atmosfeer en is het belangrijkste broeikasgas en zorgt voor ongeveer 70% van de totale broeikaswerking en dan zou een toename van 140 ppm CO2 in 170 jaar de hoeveelheid waterdamp sturen terwijl we op een waterplaneet leven. Ongeveer 365,5 miljoen km² van het aardoppervlak (71%) is met water bedekt tegen 144,5 miljoen km² (29%) land.

En laten we nog eens naar een stukje tekst kijken van het KNMI.

“28 juli 2011

De bovenlaag van de oceaan is tegen de verwachtingen in sinds 2003 niet meer warmer geworden ondanks de toename van broeikasgassen in de lucht. De oceaantemperatuur is 0,02 graden Celsius minder gestegen dan verwacht. Een fractie van een graad maar omgerekend is dit een grote hoeveelheid warmte. Als hiermee de lucht zou zijn opgewarmd, dan zou het de afgelopen acht jaar 5 graden warmer zijn geworden. Dat is niet gebeurd. Ook een warmere bodem of meer afsmelten van land- en zeeijs dan verwacht, is uitgebleven. Hoe komt het dat de bovenlaag van de oceaan acht jaar lang niet warmer is geworden, ondanks de toename van broeikasgassen?”

Laten we nu eens kijken wat de 1,5 graad gestegen luchttemperatuur sinds 1850 zou betekenen voor de watertemperatuur aan het oppervlak als al die energie door het water zou zijn opgenomen. (1,5 : 5) x 0,02 graad C = 0,006 graad C.

En wat is de reactie van het KNMI: De warmte moet er zijn de theorie moet juist zijn en dan gaan ze met een computermodel de verdwenen warmte zoeken en die zou dan in de oceaan zijn verdwenen, wat onmeetbaar is, of met de El Nino naar de tropopauze zijn gestroomd, iets wat zeer regelmatig voorkomt en er bij gesleept wordt. Zie hier.

Conclusie: bijna 70% van de broeikaswerking wordt veroorzaakt door het broeikasgas waterdamp.

Het effect van wolken: Meer waterdamp in de lucht betekent een wat lagere wolkenbasis en meer wolken. Wolken kunnen zelfs de tropopauze bereiken door het verschil tussen de droog- en de nat adiabatische afkoeling. Daarmee wordt extra warmte naar de tropopauze gebracht. Ook spelen wolken een rol in de stralingsbalans doordat zonlicht wordt teruggekaatst en laag hangende stratiforme bewolking weer infraroodstraling naar beneden terug sturen.

En over de werking van wolken in het klimaat is nog onvoldoende bekend er wordt nog uitgebreid onderzoek naar gedaan, maar wetenschappers gaan er arbitrair van uit dat die ook tussen de 10 en 20% van het broeikaseffect veroorzaken. Laten een schatting maken en er van uitgaan van ongeveer 80 tot 85% van de broeikaswerking veroorzaakt wordt door waterdamp en waterdruppels in wolken.

Wolkenonderzoek TH Delft

“In de breedte èn in de diepte zoekt Herman Russchenberg verklaringen voor klimaatverandering. In zijn eigen research naar de rol van wolken en stofdeeltjes in de atmosfeer. En als hoofd van het TU Delft Climate Institute dat sinds maart 2012 onderzoekers in alle aspecten van klimaat(-verandering) binnen de TU Delft samenbrengt. Begonnen bij de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica (EWI) met onderzoek naar de invloed van de atmosfeer (regen, wolken) op satellietsignalen, verlegde hij na zijn promotie in 1992 de aandacht naar de fysica van waterdamp, waterdruppels, stofdeeltjes, zonlicht, straling en emissies in de atmosfeer. Hij zit nu bij de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen (CiTG).”

Hugo Matthijssen.

‘Je kunt het niet dik genoeg onderstrepen: klimaatverandering is een van de grootste uitdagingen voor de mensheid’, zegt Russchenberg gedecideerd. ‘Die is gaande. Tegelijkertijd groeit de wereldbevolking snel en neemt verstedelijking hand over hand toe. Die drie factoren grijpen sterk in elkaar en de consequenties voor onze behoefte aan energie en voedsel zijn verstrekkend. Daarom moeten we heel goed weten wat ons te wachten staat. Stijgt de gemiddelde temperatuur met twee of met vier graden? Een paar graden verschil maakt ontzettend veel uit. Wij moeten de onzekerheden voor de toekomst verkleinen en fouten in de voorspellingen elimineren door goed empirisch onderzoek te doen en betrouwbare modellen te maken.’

Verder lezen hier.

Dat betekent dat de kennis over wolken en de werking daarvan op de stralingsbalans onbekend is en de klimaatwetenschap nu werkt met modellen waarin essentiële kennis ontbreekt. Daar kun je geen goede voorspellingen mee maken en zeker geen klimaatbeleid met een voorspellende waarde.

***