CO2: Het "verzadigingsargument"     (4 januari 2009)

Ik kan het me nog herinneren: De eerste hoorzittingen van de 2e kamer over het klimaatvraagstuk.  Prof. Böttscher vond het allemaal maar onzin.  Immers: De CO2 infrarood adsorptielijn was al behoorlijk "verzadigd", dus maakte het toevoegen van extra CO2 niet veel meer uit.  Ook heden ten dage wordt er door greenhouse skeptics met dit argument geschermd.  Het is alleen helemaal fout.

Laat me het eens van hun kant benaderen.  "De CO2 lijn is zo verzadigd dat alle infrarood die omhoog wordt gestraald weer even hard terug komt."  Laat me nu eens aannemen dat zulks werkelijk zo is.  Dan wordt het aardoppervlak verwarmd, en kan door directe uitstraling naar het heelal niet afkoelen.  Hoe koelt het dan wel af?

Welnu, als het aldoor heter wordt aan de grond zal op een gegeven moment convectie optreden.  Deze convectie gaat net zolang door tot er zich een adiabatisch evenwicht heeft ingesteld.  Dat heet de adiabaat in de atmosfeer.  Ik heb, voor zij die het even willen nazien, de afleiding er van onderaan toegevoegd.(•)

Als je nu a.h.w. "in een helicopter klimt" en steeds hoger gaat kan je aanvankelijk (in het infrarood) "niet naar buiten kijken".  Je vliegt "in de mist" omdat alle infrarood terug komt. Er zal echter altijd op een gegeven moment een hoogte zijn waarop dat wel kan.  Immers, het heelal is vacuum.  Er zijn niet genoeg CO2 moleculen over om het infrarood te adsorberen.  Op die hoogte kan de infrarode straling dus
weer naar het heelal ontsnappen.  Dat bepaalt dan de temparatuur aan het oppervlak.

Op die hoogte zal de temperatuur rond de waarde van de "zwarte stralings temperatuur" op aarde zijn.  Die kan je met deze vergelijking gemakkelijk uitrekenen:  E = sigma·T4, waarbij E de netto inkomende straling van de zon is (235 Watt/m²), T de temperatuur in graden Kelvin en sigma de Bolzmann constante (5.67·10–8) is.

In een "infrarood verzadigde" situatie zal dan vanaf dat punt een groot deel van de atmosfeer de adiabaat volgen.  Wat gebeurt er nu als je in zo'n situatie meer CO2 toevoegt?  Welnu, zie dit vereenvoudigde plaatje:

De hoogte waarop je "naar buiten kan kijken" schuift omhoog.  T.g.v. de hogere CO2 concentratie moet je gewoon wat verder omhoog (naar ijlere lucht).  Als gevolg daarvan schuift het hele temperatuur profiel gewoon mee.  Het wordt warmer!

Nu weet ik ook wel dat de werkelijkheid complexer is.  Je hebt een combinatie van droge en natte adiabaat.  Bovendien is de CO2 lijn niet helemaal verzadigd.  Maar, en daar ging het hier om, met het "verzadigingsargument" praat je het broeikaseffect niet uit de boeken.  Misschien zelfs wel een klein beetje integendeel.

Mazzel & broge, Evert

(•) Afleiding van de droge en natte adiabaat