De zon was er eerder…

Iedereen spreekt over CO2 als een broeikasgas dat de Aarde te veel zou doen opwarmen. Er wordt ook veel gesproken over en soms behoorlijk getwijfeld aan de juistheid van modellen.

Er kwam in december 2017 een artikel vrij in Nature dat onderzocht heeft in hoeverre een antropogene bijdrage aan de atmosfeer (broeikasgassen, sulfaten en roet) verantwoordelijk zijn voor de globale opwarming. In plaats van de geijkte globale klimaatmodellen te gebruiken, maakten de onderzoekers simulaties met neurale netwerken (NN). Deze zijn gebaseerd op het idee dat we hebben van biologische neurale netwerken in de zin dat de input door het netwerk stroomt, daarbij het netwerk een verandering doet ondergaan en vervolgens met output komt. Het netwerk is gebaseerd op een geheel aan verbonden eenheden of knooppunten die artificiële neuronen genoemd worden die de neuronen in het biologische brein nabootsen. Net als de synapsen in een biologisch brein, kan elke connectie een signaal doorgeven van de ene kunstmatige neuron naar de andere. Een kunstmatig neuron dat een signaal ontvangt kan het verwerken en vervolgens het signaal doorgeven aan andere artificiële neuronen waaraan hij gekoppeld is.

De globale klimaatmodellen stammen van een moedermodel af en lijken daardoor erg veel op elkaar; hun resultaten ten opzichte van elkaar kunnen daarom niet robuust genoemd worden.

Met behulp van de NN hebben de onderzoekers laten zien dat radiative forcing van de broeikasgassen grofweg dezelfde resultaten opleveren als de klimaatmodellen hetgeen de antropogene opwarming bevestigt, tenminste voor wat betreft de periode van 1975 tot nu. Het moet wel opgemerkt worden dat broeikasgassen als waterdamp niet expliciet genoemd worden. Dit laatste broeikasgas is altijd in meer of mindere hoeveelheid aanwezig en als gevolg van opwarming kan waterdamp toenemen.

Ze voerden runs uit met behoud van de antropogene input op de waarde van het jaar 1850 plus de werkelijke gegevens van radiative forcing van de zon en de vulkanen. Slechts rond 1884 en 1992 waren er lichte pieken van vulkanische activiteit. De temperatuurtoename tussen 1910 en 1975 is volgens de auteurs voor een groot deel toe te wijzen aan de elfjarige zonnecyclus. Dit resultaat wordt in het abstract genoemd, maar wordt verder niet uitgewerkt.

Figuur 1. Reconstructie van de globale Temperatuur door NN modellen. Zwarte lijn =geobserveerde T, rode lijnen =resultaten van ensemble runs, blauwe lijnen = ensemble gemiddelde. (a) Met reële waarden van Antropogene Radiatieve Forcing (RFANTH), Radiatieve Forcing van de zon (RFSOLAR) en Radiatieve Forcing van vulkanen (RFVOL) als inputs. (b) Attributie runs wanneer RFANTH vaststaat op de waarde uit 1850. Creative Commons License 4.0. Fig. 1 from Pasini et al. 2017

 

Het is een veelgestelde vraag: neemt CO2 toe als gevolg van temperatuurstijging of is het nu juist andersom? Je zou uit deze gegevens kunnen concluderen dat er een lichte temperatuurstijging geweest is door de zon (1910-1975) en dat als gevolg daarvan CO2 en andere broeikasgassen zijn vrijgekomen uit de oceanen en de steppes. Deze broeikasgassen zorgen vervolgens voor een verdere toename van de temperatuur. De auteurs spreken eigenlijk uitsluitend over broeikasgassen; welke ze daarmee bedoelen is niet duidelijk.

Het lijkt er dus op dat de temperatuurstijging die we zien van 1850 tot op het heden zowel aan de zon als aan broeikasgassen is te wijten, waarbij de zon vooral een rol speelde tussen 1910 en 1975 en de broeikasgassen voornamelijk van 1975 tot heden.

 

Pasini A., Racca P, Amendola S, Cartocci G, Cassardo C Attribution of recent temperature behaviour reassessed by a neural-network method. Nature Scientific Reports 7; article number 17681 (2017) https://doi.org/10.1038/s41598-017-18011-8

 

De eerste adem

Het verhaal dat het leven zo’n 3 tot 4 miljard jaar geleden ontstond dankzij de evolutie van cyanobacteriën is niet langer houdbaar. Volgens Nick Lane heeft de Aarde pas leven gekend met de evolutie van deze blauwalgen, die tegenwoordig op zo’n 2,7 miljard jaar geleden geschat wordt, zo schrijft hij in NewScientist. Deze nieuwe inzichten zijn recent en zijn boek is dus enigszins verouderd.

Blauwalgen of cyanobacteriën zijn bacteriën (geen algen) die gebruik maken van fotosynthese om in hun energiebehoeften te voorzien. Ze produceren daarbij zuurstof (O₂) en waren de eerste organismen die dat deden. De datum van 2,7 miljard jaar geleden waarop de atmosfeer door toedoen van de  cyanobacteriën van 1 tot 10% zuurstof bevatte, komt overeen met het aanvangen van de stikstofcyclus en de verwering van chroom uit de rotsen die beide met geologisch onderzoek vastgesteld zijn. Vanaf dat moment zijn er toch nog perioden geweest dat het zuurstofgehalte van de atmosfeer weer naar nul ging (zie grafiek). Dit gebeurde na de perioden waarin de Aarde compleet bevroren was, ofwel na de perioden van de Sneeuwbalaarde. Deze perioden hebben te maken met de mogelijkheid dat het geproduceerde zuurstof reageerde met het sterke broeikasgas methaan en daarmee de Aarde sterk deed afkoelen. Het moleculaire zuurstof zelf verdween daarmee ook. De voortdurende vulkaanuitbarstingen brachten opnieuw broeikasgassen in de atmosfeer en de Aarde warmde weer op.

Uit NewScientist: Zuurstofnivo’s gedurende 3,5 miljard jaar

De daarop volgende toename van zuurstof, opnieuw dankzij de cyanobacteriën, zorgde voor verwering van sulfiden, waardoor sulfaten de zee in stroomden. Hier werden ze door bacteriën omgezet in waterstofsulfiden die de zeeën in stinkende en stagnerende wateren veranderden, met bijna geen zuurstof. Deze periode duurde wel zo’n miljard jaar en wordt wel de “boring billion” genoemd. Deze zogenaamde “boring billion” waren eigenlijk allesbehalve saai, want zoals William Martin suggereert, ontwikkelden zich gedurende deze periode de eerste bacteriën die zwavel of stikstof konden ‘ademen’ en zo in hun energiehuishouding konden voozien. Onze mitochondriën (die onze cellen tegenwoordig de zuurtsof doen ademen en daar energie uit opwekken) stammen waarschijnlijk van deze bacteriën af.

Uiteindelijk, na verschillende perioden van Sneeuwbalaarde ging dan toch het zuurstofgehalte omhoog. Een belangrijke doorslag was de groei van algen (rode en groen algen in zee) en van de eerste algen en lichenen op land, zo’n 800 miljoen jaar geleden. Deze laatsten breken de rotsen af en voorzien de zee van mineralen, ofwel voedsel voor het zeeleven. De zuurstof reageerde in eerste instantie ook met het door vulkanen uitgestoten methaan en waterstofsulfide, maar uiteindelijk was de balans ten voordele van de zuurstof.

De fossielen van cyanobacteriën, de zogenaamde fossiele stromatolieten, schijnen niet

Van internet: stromatolieten in Shark Bay

ouder te zijn dan 2,7 miljard jaar. De ‘oudere’ bewijzen voor het bestaan van stromatolieten blijken geen stromatolieten te zijn: het zijn rimpelingen in de zeebodem die ontstonden rondom de hydrothermale bronnen en die uit ijzeroxiden en kleimineralen bestaan.

Een paar dagen geleden werd er door een groep aan de Radboud Universiteit in Nijmegen een onderzoek gepubliceerd over de ontdekking van een nieuwe bacterie. Deze bacterie is in staat zijn eigen zuurstof aan te maken en te verbruiken, door energie uit methaan, nitriet en nitraat te halen. Er wordt gesuggereerd dat de bacterie Methylomirabilis oxyfera kan leven op planeten, en dus ook de Aarde, waar geen zuurstof aanwezig is. Maar nitrieten en nitraten kunnen alleen gevormd worden door de stikstofcyclus, die op haar beurt weer afhankelijk is van andere bacteriën en de aanwezigheid van zuurstof. Dus of deze bacterie Methylomirabilis oxyfera inderdaad in een atmosfeer zonder zuurstof kan leven blijft voor mij een vraag.

Bron: NewScientist

HOME

Tot 15 juni is op Youtube een prachtige film van anderhalf uur te zien, over het wel en wee van onze Aarde vooral gedurende de laatste 50 jaar. De film ‘Home’ is geproduceerd door Luc Besson en geregisseerd  door Yann Arthus Bertrand. Het is een non-profitfilm.

De nadruk ligt op het feit dat water, lucht, planten en dieren als ecosystemen met elkaar verbonden zijn. Deze band wordt steeds meer verbroken door de alsmaar snellere ‘vooruitgang’ van de mens. De wereld wordt van bovenaf gefilmd en als in een vliegtuig bezoek je allerlei regio’s die getekend zijn door klimaatverandering, erosie, ontbossing, intensieve landbouw, maar eindigt met de hoopvolle boodschap dat steeds meer landen middelen beschikbaar maken voor alternatieve energiebronnen.

De film is 5 juni op TV en in de bioscopen van 180 landen te zien geweest en werd op 80 pleinen over de wereld geprojecteerd. De film is echt prachtig. Ga hem gauw zien voordat hij niet meer beschikbaar is.

http://www.youtube.com/homeproject