feedbackNaar aanleiding van het artikel over de rol van CO2 ontvingen we een reactie die we  aan elke lezer voorleggen omdat we een reactie met dezelfde argumenten vroeger al kregen en het blijkbaar een veel gebruikt maar nog steeds foutief argument is.

 De reactie in extenso:

Die persoon heeft dus *gelijk* dat de atmosfeer zo zwart als iets is (Beer-Lambert) en dat wat CO2 toevoegen, die niet "zwarter" zal maken. Maar dat is het punt juist: het is geen warmtetransport door STRALING (de wet van Beer-Lamber) maar door CONVECTIE. 
De wet van Beer-Lambert speelt wel een rol in het bepalen van "1 zwarte laag". Wat die mens dus zegt, terecht, is dat de atmosfeer al bestaat uit VELE opeengestapelde zwarte lagen. Zijn argument is dat een zwarte laag meer of minder (CO2 erbij of niet) geen rol speelt. Het punt is dat meer CO2 inderdaad wat zwarte lagen erbij opstapelt, en dat de LAATSTE (bovenste) zwarte laag dus HOGER komt te liggen in de atmosfeer. Het is pas vanaf de bovenste zwarte laag dat infrarode straling kan uitgestraald worden. Daaronder is dat niet mogelijk, want we hebben zwarte lagen erboven en eronder. Dus wordt warmte VIA CONVECTIE getransporteerd in zulke opeengestapelde zwarte lagen, want straling geraakt er niet door.
En convectie in een zwaartekrachtveld geeft aanleiding tot een temperatuursgradient want die komt van de adiabatische samendrukking en ontspanning van het gas.

Ons antwoord:

We zijn het – gelukkig – over veel meer eens dan men op het eerste zich zou vermoeden. Over de spectroscopische kant van de zaak hebben we al geen meningsverschil meer, en dat is heel belangrijk. En ook over het feit dat er buiten radiatie nog andere, en zelfs belangrijker, transportmechanismen bestaan zijn we het eens. Ik zou daarbij naast convectie ook vooral nog de verdampingswarmte van water willen vermelden, waardoor zeer aanzienlijke energiehoeveelheden naar omhoog getransporteerd worden.

We kunnen de werking van de broeikas dus zo samenvatten:

  • Ook 400 ppm CO2 absorberen in enkele meters de energie uit de 15μm band quasi (natuurlijk niet helemaal) volledig.
  • Die hoeveelheid Energie (noemen we ze E) verwarmt de lucht en verlaagt daardoor het ΔT met de oppervlakte.
  • Daarom moet de oppervlakte in temperatuur toenemen om hetzelfde vermogen (Q) te kunnen blijven afgeven. (S is de oppervlakte)
  • Uiteindelijk moet dat vermogen (Q) door de hele troposfeer en stratosfeer om in de ruimte te geraken. Dat wordt geregeld door een aantal transportmechanismen, o.a. convectie.
  • De laatste stap in de keten moet altijd straling zijn. Dat gaat daar werken omdat de temperatuur van de ruimte maar weinig boven het absolute nulpunt ligt. Maar het overgroot deel van het spectrum wordt niet door CO2 geabsorbeerd en dat volstaat. Het spectrum opgenomen door de Nimbus satelliet toont overigens dat daar nog wel een aanzienlijke stralingsintensiteit bij 15 μ aankomt omdat de densiteit daar voldoende gering is.
  • We moeten niet uit het oog verliezen dat de broeikaswerking van waterdamp ongeveer honderd maal sterker is dan die van CO2

Stel nu dat we, vanaf de bestaande 400 ppm, een hoeveelheid CO2 toevoegen. Dan zal:

  • E slechts insignificant toenemen maar wel op een nog kortere afstand geabsorbeerd worden.
  • Dezelfde temperatuurtoename van de lucht plaats vinden.
  • En ook de oppervlakte temperatuur met hetzelfde bedrag stijgen.
  • Hetzelfde vermogen Q moet dan ook weer omhoog getransporteerd worden. Daarvoor hebben we dezelfde mechanismen. Bekijken we die eens.
    • Aan de voor convectie belangrijke eigenschappen van de lucht (soortelijk gewicht, warmtecapaciteit, viscositeit) veranderen dergelijke kleine hoeveelheden verontreinig niets.
    • Hetzelfde geldt voor het transport in vorm van latente condensatiewarmte.
    • Enkel de spectroscopische eigenschappen veranderen iets.

Dat laatste speelt echter geen rol meer, want de 15μ band waar het om gaat, is sowieso volledig verdwenen.

Dus er verandert eigenlijk niets. Enkel in de hoge stratosfeer, waar de druk voldoende gering is om voor een significante halfwaardetijd van de 15μm vibratie toe te laten, kan er een gering verschil zijn. Daar zijn de door Jack Barrett aangegeven data niet meer geldig en kan dus nog wel een door absorptie geëxciteerd CO2 molecule zijn energie in de vorm van elektromagnetische straling afgeven.

Maar dat mogelijk verschil is in ieder geval duidelijk kleiner dat de foutenmarge die sowieso op heel dat model zit. De temperatuur sensitiviteit voor CO2 wordt door het IPCC aangegeven met 3ºC +/- 1,5, dus foutenmarge even wijd als de grootte zelf!

Samenvattend:

We moeten twee verschillende deelfenomenen beschouwen: het omzetten van e.m. straling in warmte en het transport van die warmte naar de ruimte toe.

De vraag is wat in beide gevallen gebeurt als de CO2 concentratie vanaf de huidige 400 ppm nog toeneemt.

Aan de warmtevorming kan niets veranderen. In de band bij 15 μm is ook bij 400 ppm de volledige stralingsenergie al geabsorbeerd en in warmte omgezet. Bij nog meer CO2 kan het ook niet meer dan alles worden. Daarover hebben we geen discussie meer.

Aan de transportmechanismen, bij voorbeeld convectie, verandert een beetje CO2 toevoeging ook niets. Die transportmechanismen zijn kwantitatief onvoldoende bekend. Onze berekeningen zijn met wijde foutengrenzen behept. Maar als er niets verandert dan blijft de situatie weliswaar nog verregaand onbekend maar wel onveranderd.

Als er noch aan de warmtegeneratie, noch aan het warmtetransport iets verandert kan er ook geen verandering van de oppervlaktetemperatuur zijn.