Categorie archief: koolstofbudget

Biomassa en landgebruik

In de vorige blogpost stelt Ko van Huissteden terecht de vraag: “in hoeverre wordt er ook rekening gehouden met het verlies aan koolstof uit de bodem als er gekapt wordt? Vooral als er grotere stukken bos gekapt worden warmt de bodem op en kan de afbraak van bodem-koolstof flink versnellen, met hogere CO2 emissie en verlies van een deel van de organische stof in de bodem als gevolg.”

Guido noemt dit aspect weliswaar in zijn blog (“Initieel zal er wellicht bos voor gekapt zijn dat niet meer terug is gekomen (ontbossing) en ook nu kan er nog bodemkoolstof verloren gaan.”), maar de nadruk ligt inderdaad op de kort-cyclische processen van groei (waarbij CO2 wordt vastgelegd) en afbraak of verbranding van biomassa (waarbij de eerder vastgelegde CO2 vrijkomt). Daar is ook een reden voor: deze kort-cyclische processen worden namelijk vaak verkeerd begrepen of als irrelevant terzijde geschoven. Ik heb het recent meegemaakt in een activistische facebook-groep, waar sommige mensen toch meer vanuit hun onderbuik dan vanuit de wetenschap redeneren.

Dat neemt niet weg dat er forse koolstofemissies gemoeid kunnen zijn met het gebruik van biomassa. Die emissies zijn vooral gelieerd aan een eventuele verandering in landgebruik, met als archetypisch voorbeeld van hoe het niet moet het kappen van een regenwoud om plaats te maken voor een biomassa plantage (bijv suikerriet voor ethanol in de Amazone of palmolie in Indonesië en Maleisië). Vrijwel iedereen zal het er over eens zijn dat dat geen duurzame manier van energieproductie is – niet alleen uit het oogpunt van biodiversiteit, maar ook uit klimaatoogpunt: er vliegt meer koolstof de lucht in (uit zowel vegetatie als bodem) dan er voor honderden jaren (!) aan het gebruik van fossiele brandstof wordt vermeden. De koolstof is deels afkomstig uit de vegetatie en deels uit de bodem. Zeker bij veengronden kan er veel koolstof vrijkomen als de vegetatie wordt verwijderd (of als de waterspiegel wordt verlaagd, maar dat is weer een andere discussie). Ploegen zorgt ook voor het vrijkomen van koolstof uit de bodem.

Schematische weergave van de verandering in koolstofopslag in de veenbodem (zwart) en de vegetatie (grijs), nadat een perceel aan tropisch regenwoud plaats maakt voor een oliepalm plantage. De geproduceerde biobrandstof wordt gebruikt als substituut voor fossiele brandstof, maar het kan een tijd duren voordat de vermeden fossiele CO2-emissies even groot zijn als de CO2-emissies als gevolg van de verandering in landgebruik (i.e. wanneer de carbon stock van punt B gelijk is aan die van punt A). Bron: Verwer et al., 2008.

Lees verder

CO2-balans bij gebruik van biomassa als energiebron

Gastblog van Prof. Guido van der Werf

Biomassa is onze oudste bron van energie maar is geleidelijk vervangen door fossiele brandstoffen. De laatste decennia is er weer een opleving van het gebruik van biomassa, met als doel fossiele brandstoffen te vervangen door bronnen met een lagere netto CO2-uitstoot. Biomassa is een containerbegrip met veel verschillende toepassingen, maar in de maatschappelijke discussies gaat het vaak over meestook van pellets (samengeperste stukjes hout) in kolencentrales, en over biomassacentrales op pellets of houtchips voor de productie van warmte. Onlangs is vanuit het PBL een lijvig rapport verschenen onder leiding van Bart Strengers en Hans Elzenga over beschikbaarheid en toepassingsmogelijkheden van alle vormen van biomassa. Het rapport staat uitgebreid stil bij de verschillende perspectieven die een rol spelen bij de beeldvorming. Zo maken sommige mensen zich zorgen over aantasting van natuur en biodiversiteit, of over de invloed van het verbranden van biomassa op luchtkwaliteit. Anderen betwijfelen of het wel bij kan dragen aan het behalen van klimaatdoelen. Dit blog gaat over dat laatste waarbij de nadruk op meestook ligt.

Introductie
Om een mening over meestook en over de gevolgen voor CO2-concentratie en biodiversiteit te vormen is het goed eerst een stap terug te nemen en na te denken over landgebruik en natuurlijke cycli. Laten we beginnen met natuurbranden.

Figuur 1. Oppervlakte dat jaarlijks verbrandt door bos- en graslandbranden, gemiddeld over 2001-2018. De rode kleuren geven de (bijna) jaarlijkse branden in savannegebieden aan, gele en blauwe kleuren zijn vaak in bosgebieden waar brand zorgt voor verjonging en regeneratie van het bos. Let op de logaritmische schaal. Bron: Van der Werf et al. (2017).

Ieder jaar verbrandt op mondiale schaal een oppervlakte gelijk aan de EU (ongeveer 450 miljoen hectare). Voor een groot deel is dit een natuurlijk proces. Hierbij gaat de in biomassa opgeslagen koolstof de lucht in als CO2 en zolang de vegetatie weer aangroeit na de brand wordt die koolstof ook weer opgenomen. Het is deel van een cyclus en beïnvloedt de CO2-concentratie dus niet structureel. De uitzondering daarop zijn de branden die gebruikt worden in het ontbossingproces, en de mogelijke toename van branden door o.a. klimaatverandering. Hierbij wordt de uitstoot maar voor een deel gecompenseerd door aangroei en hierdoor stijgt de CO2-concentratie in de atmosfeer.
Lees verder

Zijn een biljoen bomen de oplossing voor klimaatverandering?

Gebieden waar bomen kunnen groeien op een aarde met minimale menselijke activiteit

Er was gisteren nogal veel te doen over het artikel in Science, waarin werd gesuggereerd een aanzienlijk deel van de historische menselijke CO2-emissies uit de atmosfeer te halen door het planten van een biljoen bomen. Ofwel een miljard hectare bos. Zo hier en daar werd gesuggereerd dat dit de oplossing voor klimaatverandering zou zijn, en dat beperken van toekomstige emissies dus niet nodig zou zijn.

Wetenschappers constateerden al snel dat de auteurs een belangrijk aspect van de koolstofcyclus over het hoofd hadden gezien.

Het bos zou niet twee derde, maar slechts bijna een derde van de totale historische menselijke emissies vastleggen. Cumulatieve emissies bedragen tot nu toe ongeveer 640 gigaton koolstof, waarvan het bos er 200 zou opnemen. Het lijkt erop dat de auteurs van het Science artikel er geen rekening mee hebben gehouden dat ongeveer de helft van onze CO2-emisies is opgenomen door de natuur en de oceanen. Dat gebeurt via omkeerbare processen, dus als er CO2 uit de atmosfeer wordt gehaald, komt ongeveer de helft van wat er wordt verwijderd weer terug vanuit de oceanen en de biosfeer. Lees verder

De vergroening van de aarde – over de bomen, het bos en andere zaken

Vergroening volgens de NVDI-index. Bron: Matthias Forkel

De aarde vergroent. Daar zijn zo ongeveer alle deskundigen het wel over eens. En het is weinig aannemelijk dat de natuur uit zichzelf besloten heeft om maar eens een tandje bij te schakelen. Het ligt er dus dik bovenop dat die vergroening het – deels bedoelde en deels onbedoelde – gevolg is van menselijke activiteiten. Tot zover het eenvoudige deel van het verhaal. Want wie er wat dieper induikt ziet al snel dat het knap ingewikkeld is om op wat meer detailniveau te begrijpen wat er precies gebeurt. Bijvoorbeeld omdat er zoveel factoren meespelen, die elkaar ook nog eens kunnen beïnvloeden. Maar ook omdat het nog niet zo makkelijk is om die vergroening te meten, of zelfs maar te definiëren. Een artikel dat in november verscheen in Nature Ecology & Evolution illustreert dat: Enhanced peak growth of global vegetation and its key mechanisms van Huang et al..

De complexiteit van het onderwerp en de verschillen tussen onderzoeksmethodes verklaren waarschijnlijk waarom de resultaten van verschillende studies nogal uiteenlopen, of dat op het eerste gezicht lijken te doen. In 2016 constateerden Zhu et al., weliswaar met een forse onzekerheidsmarge, dat CO2-fertilisatie de belangrijkste oorzaak van de vergroening was. Huang et al. komen tot een ander resultaat. Volgens hen zijn drie factoren, elk in min of meer gelijke mate, samen verantwoordelijk voor ongeveer 60% van de vergroening. Behalve CO2-fertilisatie spelen ook de depositie van stikstof en landbouw een rol van betekenis. Ook veranderingen van temperatuur, hoeveelheid neerslag en de hoeveelheid invallend zonlicht kunnen van invloed zijn. De afbeelding hieronder laat zien welke factor waar op aarde het meest bepalend is.

Dominante factoren van vergroening: roze: temperatuur, geel: invallend zonlicht, blauw: neerslag, rood: landbouw, oranje: stikstofdepositie, groen: CO2-fertilisatie. Stippen markeren gridcellen waar de vergroening statistisch significant is. Bron: Huang et al.

Lees verder

IPCC 2018 – Speciaal rapport over de opwarming van 1,5 °C

Bij de klimaattop van Parijs in 2015 hebben de deelnemende landen de ambitie uitgesproken om de opwarming van de aarde tot twee graden te beperken en liefst zelfs tot onder de anderhalve graad. Het IPCC is toen gevraagd om in kaart te brengen wat die anderhalve graad voor de wereld zou betekenen en ook hoe het mogelijk zou zijn om dat doel te bereiken. Werk aan de winkel voor de wetenschappers: Maar liefst 91 auteurs uit 40 landen hebben nu een rapport geproduceerd dat maandag 8 oktober 2018 is uitgebracht. Het is het 15e speciale rapport van het IPCC dus het volledige rapport met de titel “Global Warming of 1.5 °C” kun je vinden onder “SR15”: http://www.ipcc.ch/report/sr15/
Hieronder een kleine samenvatting die zeker niet compleet zal zijn. Meer relevante info is onder meer te vinden op Real Climate en heel uitgebreid bij CarbonBrief.

Waar staan we nu?

De opwarming van de aarde wordt weergegeven ten opzichte van het pre-industriële tijdperk. Als referentieperiode voor pre-industrieel is men in het IPCC-rapport uitgegaan van de periode 1850-1900. Inmiddels zitten we op circa een graad Celsius temperatuurstijging, zoals weergegeven is in de grafiek hieronder. De dikke oranje lijn geeft de gecombineerde opwarming veroorzaakt door mensen en natuurlijke factoren weer en de gele band alleen de door mensen geïnduceerde temperatuursverandering. Het IPCC volgt hier de methode die geleid heeft tot de Global Warming Index. De blauwe lijnen geven modelprojecties weer.


Lees verder

De relatie tussen CO2 en temperatuur

Je komt ze zelfs in 2018 nog tegen, mensen die menen dat een verandering in de concentratie van het broeikasgas CO2 in de atmosfeer geen enkele invloed op de temperatuur heeft. Ze bestoken je met onduidelijke handgetekende grafiekjes of andere plaatjes van een dubieuze herkomst en verwijzen een paar eeuwen wetenschappelijk onderzoek en kennisopbouw simpelweg naar de prullenmand. Vanwege deze twitterervaringen en vragen die we via ons contactformulier krijgen, geven we hieronder een klein overzicht over de relatie tussen de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer en de temperatuur op onze aardbol.

Er is wel degelijk een verband tussen deze twee zaken en dat is al héél lang bekend. In de jaren twintig van de 19e eeuw realiseerde Fourier zich al dat de atmosfeer een invloed uit moest oefenen op de temperatuur van de aarde. In 1859 startte Tyndall met metingen aan het absorptievermogen van gassen, hij toonde aan dat CO2, waterdamp en ozon infraroodlicht (warmtestraling) absorberen. Bijna 40 jaar later berekende Arrhenius met de hand hoeveel opwarming een verdubbeling van de CO2-concentratie zou geven. De klimaatwetenschap is geen “jonge wetenschap” zoals sommigen beweren, maar een al oude en volwassen wetenschap.

De aarde ontvangt energie van de zon en – om qua temperatuur in evenwicht te blijven – moet de aarde net zoveel energie als ze ontvangen heeft weer uitstralen naar de ruimte. Dat doet de aarde in de vorm van infraroodlicht. Uit de natuurkunde is bekend dat broeikasgassen zoals CO2 de warmtestraling afkomstig van de aarde gedeeltelijk absorberen en dat zorgt ervoor dat de aarde moeilijker energie kan uitstralen naar het heelal, met als gevolg een hogere temperatuur dan zonder broeikasgassen. Meer CO2 in de atmosfeer zorgt voor meer absorptie van die uitgaande warmtestraling en dat zorgt op zijn beurt dus voor een toename van de temperatuur zoals we vanaf circa 1850-1900 ook zien in de metingen. Wetenschappers zoals Arrhenius voorspelden al eind 19e eeuw dat een toename van de CO2-concentratie tot opwarming moet leiden. Het was een wetenschappelijke voorspelling die vervolgens is uitgekomen, in plaats van een verklaring achteraf.
Lees verder

Is de opwarming van de aarde nog te beperken tot 1,5°C?

Reactie van de auteurs op de onjuiste berichtgeving in de media over hun artikel.

Er was de afgelopen week weer eens de nodige opschudding in de klimaatwereld. Aanleiding was een artikel van grotendeels Britse klimaatonderzoekers in Nature Geoscience. Of eigenlijk, zo vermoed ik tenminste, het bericht hierover van The Independent. Die krant heeft niet de gewoonte de menselijke invloed op het klimaat te ontkennen, maar had nu de subkop: “Previous climate models may have been ‘on the hot side’ ”. Het spreekt voor zich dat de welbekende desinformatiekanalen daar gretig bovenop doken en het nog eens stevig aandikten om aldus tot de conclusie te komen dat de Grote Ommekeer in de mainstream klimaatwetenschap nu werkelijk was begonnen. Onzin natuurlijk. De onderzoekers zagen zich, twee dagen nadat hun artikel in Nature Geoscience was verschenen, genoodzaakt dit duidelijk te maken in een bericht op de website van de universiteit van de hoofdauteur en wat uitgebreider in een ingezonden stuk in The Guardian.

Het artikel – “Emission budgets and pathways consistent with limiting warming to 1.5 °C” van Richard J. Millar et al. – behandelt bijzonder complexe materie. Toch zijn een paar oogopslagen op de resultaten voldoende om te zien dat van een Grote Ommekeer in de klimaatwetenschap geen sprake kan zijn. Die resultaten vallen namelijk keurig binnen de waarschijnlijkheidsintervallen zoals die steeds worden aangegeven door de wetenschap, onder meer in de rapportages van het VN klimaatpanel IPCC. Sterker nog, het draait hier om iets dat duidelijk door het IPCC is aangegeven in hun laatste rapport: het zwarte vlekje linksonder in onderstaande afbeelding (figuur 2.3 uit het AR5 Synthesis Report). Dat vlekje laat zien dat de temperatuur in het eerste decennium van deze eeuw iets onder het gemiddelde lag – maar wel ruim binnen de onzekerheidsmarges – van wat was berekend op basis van de geschatte cumulatieve CO2-emissies. Millar et al. hebben die afbeelding geactualiseerd tot 2015 en zien dan hetzelfde verschijnsel. Dat zou implicaties kunnen hebben voor het zogenaamde koolstofbudget: de totale hoeveelheid CO2 die we nog uit kunnen stoten om de opwarming beneden een bepaalde grens (meestal 1,5 of 2°C) te houden. Lees verder