FAQ Oceaanverzuring

Oceaanverzuring wordt door sommigen ‘het andere CO2 probleem’ genoemd en soms zelfs de ‘kwaadaardige tweeling van de opwarming van de aarde’. De Engelse term ocean acidification wordt ook vaak gebruikt. Met enige regelmaat wordt men in discussies geconfronteerd met allerlei misvattingen of vragen omtrent de oceaanverzuring. Hieronder pogen we voor de meest voorkomende vragen een aantal antwoorden en uitleg te geven. Deze zijn voor het grootste gedeelte gebaseerd op het “FAQs about Ocean Acidification” rapport uit 2012 en het rapport uit 2013 van het derde symposium over “The Ocean in a High-CO2 World”. Meer info en veel wetenschappelijke referenties zijn in die rapporten te vinden en op hun websites, zie de ‘Wetenschappelijke referenties en links’ onderaan het blogstuk.

1. Wat is oceaanverzuring?
2. Is oceaanverzuring hetzelfde als klimaatverandering?
3. Waarom noemt men het oceaanverzuring terwijl de oceanen basisch zijn?
4. Welke chemische reacties spelen een rol in de oceanen als het over CO2 gaat?
5. Waarom wordt er door de CO2 opname niet spontaan calciumcarbonaat gevormd?
6. Zijn er metingen die aantonen dat de pH daalt?
7. Hoeveel is de pH (zuurgraad) gedaald sinds de industriële revolutie?
8. Waarom is men bezorgd over de oceaanverzuring?
9. De natuurlijke variatie in de pH van de oceanen is groter dan de verwachte daling van de pH in de komende eeuw, waarom is dat laatste dan toch een punt van zorg?
10. Blijven de oceanen zoveel menselijk CO2 opnemen zoals nu het geval is?
11. Wat is de verwachting voor de toekomst voor de chemische samenstelling van de oceanen?
12. Hoe zullen de verschillende soorten reageren op de oceaanverzuring?
13. In het geologische verleden was de CO2 concentratie in de atmosfeer soms erg hoog en toch waren er koraalriffen en ander leven met een kalkskelet in de oceanen. Hoe kan dat?

Wetenschappelijke referenties en links.

1. Wat is oceaanverzuring?

Oceaanverzuring is een daling van de zuurgraad van de oceanen over decennia of langer. De oorzaak daarvan is meestal een opname van CO2 uit de atmosfeer; CO2 vormt in combinatie met water namelijk koolzuur (H2CO3). In het geologische verleden van de aarde is oceaanverzuring vaker voorgekomen en door natuurlijke oorzaken. Dit keer zijn wij mensen er de veroorzakers van, want in de huidige tijd neemt de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer sterk toe door de verbranding van fossiele brandstoffen.

De zuurgraad wordt in de chemie aangeduid met de pH en dat is een logaritmische schaal (pH = – Log[H+]): een vloeistof met een pH van 5 is dus tien keer zo zuur als die met een pH van 6. Een pH van 7 noemt men neutraal, een hogere pH noemt men basisch en een lagere pH zuur. De pH van de oceanen varieert van circa 7.8 tot 8.4 (IPCC AR5, blz. 293) en is gemiddeld 8.1, de oceanen zijn derhalve licht basisch.

Lees verder

Open discussie winter 2014 – 2015

De tekening is van Marije Mooren

Het team van dit blog wenst al onze bezoekers, lezers en reageerders prettige feestdagen.

Kerst 2014

Hieronder kunnen, volgens goede gewoonte, inhoudelijke discussies over klimaatwetenschap en klimaatverandering worden gevoerd of voortgezet, die niet direct betrekking hebben op een specifiek blogstuk.

Hiaten in de temperatuurstijging?

Door Geert Jan van Oldenborgh, KNMI

“De laatste jaren warmt de aarde niet meer op” is tegenwoordig een veelgehoorde opmerking. Is dat inderdaad zo, en is de conclusie dan ook dat de verdere opwarming onderschat wordt door de klimaatmodellen waarop het IPCC en KNMI hun toekomstverkenningen baseren? En hoe komt het dan dat Nederland, Europa en misschien de wereld in 2014 weer op een temperatuurrecord afstevenen?

De stijging van de wereldgemiddelde temperatuur vlakt af

De meest gebruikte maat voor de opwarming is de wereldgemiddelde temperatuur. Deze heeft een vreemde definitie: het is de zeewateroppervlaktetemperatuur (SST) boven open water en de 2-meter temperatuur boven land. (De gebieden met zeeijs worden niet meegenomen of geïnterpoleerd vanaf landstations.) De reden hiervoor is een praktische: er zijn veel meer metingen van de zeewatertemperatuur dan van de luchttemperatuur boven zee, en de oceanen beslaan nu eenmaal 70% van het aardoppervlak. Het verschil tussen SST en T2m boven zee is klein en verandert niet veel, dus als we alleen naar de anomalieën kijken maakt dat verschil niet uit.

Figuur 1: De anomalie van de jaargemiddelde wereldgemiddelde temperatuur (GISTEMP, NASA/GISS), waarin gebieden zonder metingen geïnterpoleerd worden. 2014 is een schatting gebaseerd op de metingen van januari-november en persistentie voor december.

Het oude argument was dat de wereld sinds 1998 niet meer is opgewarmd. Je kan die uitspraak op twee manieren interpreteren. De eerste manier was dat er geen warmer jaar gekomen is. Dat jaar was namelijk door de record-sterke El Niño van 1997/1998 een kwart graad warmer dan de trendlijn van 0.16 K/10jr. Dat record is echter in 2005 en 2010 gebroken, dus dat argument gaat niet meer op. Een verwarrende omstandigheid is dat in één oude dataset, HadCRUT3 van het Britse Met Office, de bijdrage van het sterk opwarmende noordpoolgebied systematisch onderschat werd, zodat die 1998 wel als warmste jaar beschouwde. Dat is inmiddels gecorrigeerd in de nieuwe HadCRUT4 dataset, waarin de metingen van veel meer stations in het poolgebied opgenomen zijn.
Lees verder

Klimaatverandering als risicoprobleem

risks

Het is een van mijn stokpaardjes, en het krijgt ook elders ruim de aandacht: het maatschappelijke debat over de menselijke invloed op het klimaat draait niet om een keuze tussen absolute zekerheden, maar om een afweging van risico’s. Aan de ene kant is dat voor mij glashelder, aan de andere kant blijkt het ontzettend moeilijk goed onder woorden te brengen wat dat precies betekent. Misschien snap ik zelf nog niet helemaal.

Dat wil zeggen: ik snap wel min of meer hoe de wetenschap via scenario’s, kansverdelingen en onzekerheidsintervallen een risico kan schetsen en kwantificeren. Ik snap ook hoe die risico’s uitgewerkt kunnen worden tot beleidsdoelstellingen en -afspraken en waarom dat nodig is: cijfermatige doelen zijn de enige manier om vrijblijvendheid te vermijden. Het lastige zit ‘m in de vertaling van zulke complexe analyses en afwegingen naar de echte wereld en naar de belevingswereld van degenen die het aangaat: de aardbewoner. Dat blijkt vaak zelfs lastig te zijn voor mensen die zich intensief met klimaatverandering bezighouden. Hoe moet het dan zijn voor buitenstaanders? Het zou me niet verbazen als cijfergoochelarij en moeilijkdoenerij over risico-analyses en risicomanagement desinteresse voor het klimaatdebat in de hand werkt. Of zelfs afkeer.

Ik verbeeld me niet dat het me in dit stukje zal lukken om de ingewikkelde materie in één keer voor iedereen grijpbaar en begrijpelijk te maken. Maar ik kan wel proberen een kleine bijdrage te leveren. Om te beginnen lijkt het me zinvol om stil te staan bij hoe we in ons leven met allerlei risico’s omgaan.

Risico’s zijn altijd dagelijkse kost geweest in de geschiedenis van de mensheid. We hebben verschillende manieren ontwikkeld om er mee om te gaan: we proberen ze te bezweren via religie of bijgeloof, of we besluiten al dan niet een risico te nemen, op basis van intuïtie, kennis, ervaring, trauma’s, gewoontes, persoonlijke voorkeuren en omstandigheden. Het is bekend dat de meeste mensen zich in de loop der tijd meer bewust worden van allerlei risico’s en die als ze ouder worden dan ook meer gaan vermijden.

Het type risico’s is in de loop der tijd flink veranderd. In ons dagelijks leven is het verkeer misschien wel de belangrijkste risicobron; we moeten beslissingen nemen als: wel of niet oversteken bij een rood fietsers- of voetgangerslicht; wel of geen gordel om voor een kort ritje; wel of niet die irritante linksrijder rechts inhalen. Of – het gebeurt nog steeds – wel of niet met drank op achter het stuur kruipen. Maar ook bij de aanschaf van een auto weegt veiligheid voor veel mensen mee. Het bijzondere van het verkeer is dat het als het misgaat niet alleen gevolgen kan hebben voor onszelf, maar ook voor anderen. Dat zal een van de redenen zijn waarom de gemoederen in het verkeer vaak zo hoog oplopen: zolang we zelf de risico’s kunnen beheersen, of dat menen te kunnen, is er niets aan de hand, maar als we zien dat een ander ons in gevaar brengt is dat onverteerbaar. Lees verder

STEPS – A journey to the edge of climate change

Steps movie

Een tip van meteoroloog en weerman Reinier van den Berg: momenteel is de prachtige documentaire Steps gratis te zien op Vimeo. Het gaat over de ervaringen van drie Zwitserse ‘extreme snowboarders’ en hun relatie tot het gebergte en de natuur in het Alpengebied.

Zij zijn bezorgd over de klimaatverandering en zoeken naar nieuwe wegen om hun passie voor het snowboarden in harmonie met de Natuur te brengen. Géén verre vliegreizen of motorscooters meer, geen helikopters en kabelbanen maar zo rauw mogelijk en te voet de meest afgelegen pieken verkennen om daar hun passie te beleven.

Indien je haast mocht hebben, spring even naar tijdcode 12:15 en kijk daar een minuut of drie… De volledige film:

Vanaf 16:30 komt prof. Knutti van de ETH in Zürich aan het woord. Later in de film zie je hoe berggids en snowboarder Reto Kestenholz zijn internationale loopbaan heeft opgegeven om een ecologisch houdbare vorm van bergsport te ontwikkelen en de schoonheid van de natuur onder de aandacht te brengen.

De fotografie en de soundtrack zijn heel geslaagd. De documentaire is gratis te bekijken en desgewenst kan je doneren aan de crowdsourcing actie van Reto Kestenholz en ‘Ride Greener’ op de Vimeo pagina.

Meer info: stepsfilm.com

Arctische amplificatie en het verre infrarood: de ontdekking van een nieuwe feedback in het klimaatsysteem?

De kop boven dit stuk zal er geen twijfel over laten bestaan: we duiken weer eens de harde wetenschap in. Dat mag wel weer een keer, al was het alleen maar om te laten zien waar de eenentwintigste-eeuwse wetenschap nu werkelijk mee bezig is, terwijl elders op het web sommigen eindeloos blijven hangen in wetenschappelijke discussies uit de twintigste of zelfs de negentiende eeuw. Het onderwerp van dit stuk ligt in het verlengde van mijn verhaal over de stralingsbalans; de aanleiding is een artikel in PNAS dat verscheen op het moment dat ik dat verhaal bijna af had: “Far-infrared surface emissivity and climate” van Feldman et al. (een persbericht over het onderzoek is te vinden op de site van het Berkely lab).

Ik ben geen klimaatwetenschapper, ik zou mezelf ook niet zo gauw een deskundige noemen, maar ik heb in de loop der jaren wel het nodige gezien en gelezen over het onderwerp. Het gebeurt dan ook niet meer zo vaak dat ik in de wetenschappelijke literatuur iets tegenkom waar ik nog helemaal niet bij stil had gestaan. Het artikel van Feldman et al. is zo’n zeldzame eye-opener. Ook dat was een reden om er verder in te duiken en er iets over te schrijven.

Dat eigenschappen van het aardoppervlak invloed kunnen hebben op de stralingsbalans aan de top van de atmosfeer – en dus op het klimaat – is geen nieuws. De belangrijkste factor is de albedo: de mate waarin het oppervlak zonlicht direct reflecteert. Maar dat is niet het enige. Eigenschappen van het oppervlak kunnen ook een behoorlijke invloed hebben op de karakteristieken van de warmtestraling die naar de atmosfeer en uiteindelijk het heelal uitstraalt. In het stuk over de stralingsbalans van eerder deze maand beperkte ik me voor wat die uitstraling betreft tot de wet van Stefan-Boltzmann. Als eerste benadering is dat prima, en het geeft zeker een goed beeld van het principe, maar strikt genomen geldt die wet alleen voor een “zwarte straler”. Nog belangrijker: voor het precieze effect op het klimaat is niet alleen de totale hoeveelheid warmtestraling van belang, maar ook het spectrum: de verdeling over verschillende golflengtes van die straling. Voor een zwarte straler geeft de wet van Planck het spectrum. Voor echte materie kan de uitstraling behoorlijk anders zijn dan die van een zwarte straler. De werkelijke uitstraling wordt gevat in het begrip emissiviteit.

De Emissiviteit ε

Emissivity
Uit de wet van Planck volgt de hoeveelheid en het spectrum van de straling die een zwarte straler uitzendt bij een bepaalde temperatuur. Echt bestaande objecten stralen nooit “ideaal”. De werkelijke uitstraling is anders en deze kan bij geen enkele golflengte meer bedragen dan die van een zwarte straler bij dezelfde temperatuur. De emissiviteit (ε ) is de verhouding tussen werkelijk uitgezonden straling en de uitstraling van een zwarte straler bij dezelfde temperatuur, over het volledige spectrum of bij een specifieke golflengte of band van golflengtes. De emissiviteit is nooit groter dan 1.

Lees verder

Hé! een olifant in de kamer.

Gastblog van G.J. Smeets, met een tekening van Marije Mooren

De wereld wordt warmer in een tempo dat verontrustend is. Althans, verontrustend voor wie én de klimaatwetenschap serieus neemt én de IPCC risico-analyses. Niet iedereen voldoet aan die dubbele voorwaarde. Ikzelf scoor op beide stress-criteria behoorlijk positief. En ik betrap mezelf regelmatig op de neiging om negatief-scorenden te verwijten dat ze de oplossing – drastische CO2 reductie – dwarsbomen. Dat ze hardnekkig grossieren in drogredeneringen, methodologisch knoeiwerk en wetenschapstheoretische onnozelheid maakt de antipathie jegens hen groot en hun betrouwbaarheid klein. Maar bij nadere beschouwing is het twijfelgilde klein bier. De echte pijn zit in de hoedanigheid – de kwaliteit – van het probleem van de klimaatverandering zelf. Ik licht het toe aan de hand van een eenvoudige taxonomie van menselijke problemen:
A) tamme problemen,
B) wilde problemen, en
C) ontembare problemen.

Draak

A. Tamme problemen
Deze zijn principieel overzichtelijk, denk aan schaakproblemen die met krachtig geheugen, oplettendheid en vasthoudendheid zijn op te lossen. Tamme problemen zijn het domein van onderzoekers in het lab die via een gecontroleerd en herhaalbaar experiment of simulatie een hypothese afzetten tegen data.

B. Wilde problemen
Deze zijn experimenteel niet benaderbaar en zijn typisch het domein van beleidsmakers. De term ‘wild probleem’ is mijn vrije vertaling van wat stadsplanner Melvin Webber en design-theoreticus Horst Rittel in 1973  hebben gemunt als ‘wicked problem’. Wikipedia geeft een handig overzicht van de kenmerken van wat Rittel & Webber voor ogen hadden. Hun paper is ook 40 jaar na dato relevant en strijdvaardig in zijn kritiek op het nog altijd courante concept ‘maakbaarheid’. Maar het eindigt in mineure stemming:

“We have neither a theory that can locate societal goodness, nor one that might dispel wickedness, nor one that might resolve the problems of equity that rising pluralism is provoking. We are inclined to think that these theoretic dilemmas may be the most wicked conditions that confront us.”

C. Ontembare problemen
Deze zijn niemands domein terwijl ze ieders zorg zijn. In hetzelfde tijdschrift waarin Rittel & Webber 40 jaar geleden hun concept ‘wicked problem’ uit de doeken deden is 2 jaar geleden een paper verschenen dat er een schepje bovenop doet. De auteurs zijn werkzaam op het raakvlak klimaat / energie / beleid. Hun paper gaat over klimaatverandering als proto-type van wat ze als ‘super wicked problems’ hebben gemunt.
Lees verder

De rol van de media bij het communiceren over (klimaat)wetenschap

Door Bart, Bob, Jos en Hans

Voor veel mensen zijn de reguliere media nog steeds het belangrijkste medium waarmee ze informatie over wetenschap tot zich nemen. De media zijn daarbij niet slechts een doorgeefluik van wetenschappelijke informatie, maar proberen die informatie natuurlijk ook te duiden, bijvoorbeeld door het in te bedden in een maatschappelijke context of door er ook kritische kanttekeningen bij te plaatsen. Er bestaat in die zin een gezond spanningsveld tussen wetenschappers (die vooral willen dat de media een correcte en begrijpelijke vertaalslag maken van de wetenschap) en journalisten (die graag kritische ‘luis in de pels’ willen zijn). Idealiter hanteren media een balans tussen wetenschappelijk verantwoord en kritische reflectie, maar het is niet zeldzaam dat wetenschappers zich groen en geel ergeren aan onzinverhalen of “valse balans” in de media.

Natuurlijk moet er ruimte zijn voor verschillende meningen. Opiniepagina’s in de krant geven juist daarom vaak ruimte aan allerlei meningen die ook afwijken van het standpunt van de krant zelf. Van een kwaliteitskrant zou je mogen verwachten dat men niet elke mening zomaar een podium biedt, maar aandacht heeft voor feitelijke juistheid en kwaliteit van de argumentatie. Onlangs werd in de Volkskrant een groot stuk van Frans Dijkstra geplaatst in de opiniepagina’s, waarin aperte onzin over de opwarming van de aarde en Nederland in het bijzonder werd verkondigd. Navraag bij de redacteur van de opiniepagina, Chris Rutenfrans, leerde dat hij wel degelijk inziet dat niet elke mening een podium verdient, maar ook dat hij klimaatwetenschap vooral vanuit zijn klimaat-sceptische overtuiging beziet:




Getuige zijn twitterfeed moet Rutenfrans niets weten – en weet hij inderdaad niets – van klimaatwetenschap. Een litanie aan mythes komt je tegemoet, alsof je het klimaat niet kunt voorspellen omdat het weer al zo onvoorspelbaar is, alsof klimaatwetenschap niet falsifieerbaar is, alsof de opwarming is gestopt en dat dit de klimaatwetenschap falsifieert (de ironie ontgaat hem waarschijnlijk). De mainstream klimaatwetenschap wordt door hem weggezet als zijnde intolerante klimaatgelovigen. Nog bonter maakte hij het afgelopen zaterdag, toen de Volkskrant een brief plaatste waarin zo’n 120 jaar aan klimaatwetenschap werd omschreven als “het doortrekken van wat trends over enkele decennia”.
Oftewel, de opiniepagina van een kwaliteitskrant wordt beheerd door iemand die een sterke aversie heeft tegen klimaatwetenschap, maar niet gehinderd is door enige kennis van zaken. Lees verder

De versnelling in de opwarming van de aarde

Er zijn de afgelopen tijd twee artikelen verschenen – beide open access – over de energiebalans van de aarde: “Earth’s Energy Imbalance” van Trenberth et al. in Journal of Climate en “Changes in global net radiative imbalance 1985–2012” van Allan et al. in Geophysical Research letters. Trenberth et al. kijkt vooral naar de veranderingen van de energie-inhoud van het klimaatsysteem en concentreert zich daarom grotendeels op het grootste energiereservoir: de oceaan (zie ter illustratie de afbeelding hieronder); Allen et al. richt zich meer op de inkomende en uitgaande stralingsstromen die uiteindelijk bepalen of de energie-inhoud van het klimaatsysteem toe- of afneemt.

ImbalanceClimateSystem

Toename van energie in verschillende componenten van het klimaatsysteem volgens een eerder onderzoek (Hansen et al, 2011, (pdf))

Ik wilde al een hele tijd over die artikelen schrijven, maar dat lukte niet zo goed. De reden daarvoor: de onderzoeken zijn in wezen behoorlijk gecompliceerde puzzels; de enige manier om een beeld van de energiebalans te krijgen is het combineren van allerlei gegevens die op één of andere manier informatie geven. Dat is nodig omdat er maar heel weinig directe metingen van inkomende en uitgaande straling zijn. De ingewikkelde puzzels zijn niet goed samen te vatten: ofwel beschrijf je alle stukjes en schrijf je zo’n beetje het hele artikel over, ofwel beperk je je tot conclusies en wordt de blogpost niet veel langer dan een tweet. Of zelfs dat niet, want de conclusie van Trenberth bestaat uit een uitgebreid overzicht van wat er bekend is met welke onzekerheidsmarges en waar er nog gaten in de energieboekhouding zitten. Die gaten – door Trenberth ooit “missing energy” genoemd; een citaat dat in de blogosfeer sindsdien te onpas (en heel af en toe te pas) wordt aangehaald – worden geleidelijk aan kleiner, maar zijn nog niet helemaal gevuld. Vooral op een korte tijdschaal, ordegrootte een jaar, kunnen de verschillen tussen diverse typen metingen en berekeningen behoorlijk oplopen. Het voortschrijdend inzicht in de toenemende warmteinhoud van de oceanen, door het soort onderzoeken waar Bob en Jos onlangs over schreven, levert een belangrijke bijdrage aan het sluitend krijgen van een kant van de boekhouding: de kwantificering van de hoeveelheid warmte die accumuleert in het klimaatsysteem. De andere kant: het meten van in- en uitgaande straling is zo mogelijk nog lastiger. Lees verder

Toerisme, klimaatverandering en klimaatsceptici

Fraaie vergezichten, historische gebouwen, andere culturen, zon, zee, het strand of vakantie. Dat zijn zo enkele zaken waar ik aan moet denken als ik het woord ‘toerisme’ ergens zie staan. Aan de zogenaamde klimaatsceptici zou ik dan echt nooit hebben gedacht. Toch kreeg ik onlangs een uitgebreide verzameling klimaatsceptische teksten in een vakblad voor de toerismesector onder ogen. De wetenschappelijke wereld let gelukkig goed op en heeft als weerwoord enkele meer dan duidelijke stukken in datzelfde vakblad gepubliceerd. Meer hierover in het tweede deel van dit blogstuk, eerst een kort overzicht van de invloed van klimaatverandering op de toerismesector en de bijdrage van die sector aan diezelfde klimaatverandering.

Toerisme en Klimaatverandering

De toerismesector is goed voor 9% van het mondiale BBP en 1 op de 11 banen. Het aantal toeristen is gestegen van 25 miljoen in 1950 tot 1087 miljoen in 2013 (bron: UNWTO 2014). Vooral dat gereis over de aardbol draagt natuurlijk bij aan de CO2 uitstoot en samen met enkele andere factoren is de toerismesector verantwoordelijk voor circa 5% van de totale menselijke CO2 emissies. Zie figuur 1 voor een onderverdeling van die 5%. De toerismesector is zich inmiddels zeer wel bewust van hun bijdrage aan de toenemende broeikasgasconcentraties in de atmosfeer, zie bijvoorbeeld deze zinsnede uit een mitigatie statement van de World Tourims Organization van de VN (UNWTO) uit 2010:
“The Davos Declaration, adopted in October 2007 by the second global Conference on Climate Change and Tourism, specifies that the tourism sector must rapidly respond to climate change within the evolving UN framework, and progressively reduce its Greenhouse Gas (GHG) contribution if it is to grow in sustainable manner..”.

Figuur 1: Onderverdeling van de CO2 emissies van de toerismesector. Bron: UNWTO.

Lees verder