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

 

Biodiversiteit in de oceaan (epiloog)

Van internet: ‘Great Barrier Reef’ Australie

In deel 1 wordt door Sylvia Earle een oproep aan alle bloggers gedaan om over het leven en de biodiversiteit in de oceaan te bloggen. In deel 2 en 3 werd voornamelijk geschreven over een expeditie van Naturalis naar de Duizend Eilanden bij Jakarta om de koraalriffen te onderzoeken. Deze interessante expeditie vond plaats in 2005. Deel 2 behandelt voornamelijk het fenomeen van bleaching of koraalverbleking en deel 3 trekt voorlopige conclusies over de gezondheid van de koraalriffen bij Jakarta.

In deze epiloog worden de laatste wetenschappelijke resultaten nog eens op een rij gezet. De informatie is afkomstig van ScienceDaily. Dit populaire on-line journal publiceerde in Januari en Februari  2010 nog meer over de koraalriffen.

Een aantal feiten over koraalriffen

• Een korraalrif bestaat uit dunne lagen calciumcarbonaat die gedurende duizenden jaren door miljarden diertjes, de zachte koraalpoliepen, afgezet zijn.
• Koraalriffen zijn de meest diverse ecosystemen en geven behuizing aan wel 25% van de tot nu toe bekende zeedieren, waaronder 4000 soorten vis, 700 soorten koraal en duizenden planten en andere dieren.
• Koraal maakt al zo’n 400 miljoen jaar deel uit van het leven op Aarde.
• Het grootste rif is ‘The Great Barrier Reef’, langs de noordoostkust van Australie en met een lengte van 2.300 km is het het grootste natuurlijke fenomeen dat er bestaat.
• Koraalriffen beslaan slechts minder dan 0,25% van de zee maar bieden leven aan meer dan 25% van de vissoorten.
• Ze bieden aan de kusten bescherming tegen stormen en vormen een bron voor grote toeristenindustrieën.

Van internet: Papegaaivis

In beschermde koraalgebieden kan na hevige koraalverbleking weer herstel plaatsvinden in vergelijking met gebieden die niet beschermd worden. Deze reserves worden beschermd tegen visserij en baggeren. De papegaaivis bijvoorbeeld is erg belangrijk voor het wegeten van bodemplanten, waardoor de koralen weer ruimte krijgen.
Het grootste probleem is hoe dan ook van globale aard. Het kooldioxide (CO₂) zorgt voor opwarming van de Aarde en dus ook van de oceanen, waardoor de koralen hun symbiontische algen kunnen verliezen, en afsterven. Ten tweede veroorzaakt een verzuring van het water dat de capaciteit van koralen om hun skelet te vormen vermindert. Ook al zouden we CO₂ –emissie nu stilleggen dan zouden voorlopig de gevolgen ervan nog lang doorwerken.

Er wordt nu onderzoek gedaan in de Pacific waar regelematig el Niño huishoudt. Deze

Van internet: koraalrif

bruske opwarming heeft desastreuze gevolgen voor de atmosfeer en de oceanen, maar de koralen die daar leven schijnen toch te kunnen herstellen, terwijl koralen uit andere gebieden dat misschien niet zouden kunnen. Er wordt nu onderzocht of er biologische verschillen zijn tussen deze verschilllende koralen, die zouden kunnen aangeven waarom sommige koralen resitenter zijn.

Professor Peter Mumby zegt: “Koraalriffen zijn de grootste levende structuren op Aarde en herbergen de grootste biodiversiteit op de planeet. De koraalriffen konden voor honderden duizenden jaren gedijen in een bepaalde omgeving, maar de klimaatveranderingen zijn te snel voor de riffen om zich daaraan aan te passen.”

Kennislink: El Niño van 350.000 jaar geleden terug te vinden in koralen.

 

 

Een Youtube over de laatste wetenschappelijke ontdekkingen betreffende de mogelijke aanpassingen van koralen aan warmer water.

 

Update 06.05.2010: Een interessante update over de situatie van de oceanen. Jeremy Jackson: How we wrecked the oceans, op TEDtalks.

Nieuwe vormen van duurzame energie

Globale klimaatverbetering in de VS

Dinsdag 16 juni is er door het Witte Huis een document aan de pers gepresenteerd over de impact van globale klimaatverandering in de Verenigde Staten. (Zie video http://www.youtube.com/watch?v=y88sgDM9HmA ) Hier wordt duidelijk in gesteld dat er geen discussie meer kan zijn over of er nu wel of geen klimaatverandering aan de gang is: we hebben nù al te maken met de gevolgen van CO₂ steiging, zoals korte maar frequente en hevige regenval, erosie, bosbranden en een stijging van de zeespiegel. Er wordt dan ook gepleit voor een beleid dat gebaseerd is op het opwekken van groene energie. Het is een hele opluchting te horen dat nu ook de VS klimaatverandering serieus neemt.

Windenergie op Amerikaanse bodem kan energie voor de hele wereld opwekken

Vandaag verscheen er interessant nieuws in een artikel over windenergie in het wetenschappelijk tijdschrift PNAS. Daarin wordt uitgerekend dat alleen de VS met windenergie, waarbij molens met een capaciteit van 2,5 Megawatt die niet bij bossen, gletsjers en steden gebouwd worden, met slechts 20% van hun maximum capaciteit, 40 keer in de wereldwijde vraag naar electriciteit kunnen voorzien en 5 keer het globale gebruik van alle vormen van energie kunnen dekken. Goed nieuws, al is het de vraag of er ooit zo’n (altruïstische) investering zal komen.

Osmose

Ondertussen wordt er ook hard gewerkt aan energie die opgewekt kan worden met gebruik van semipermeabile membranen. Deze membranen zijn ontworpen naar de biologische celmembranen die selectief kleine moleculen als water, zuurstof en kooldioxide doorlaten. Zouten, die electrisch geladen zijn, of grotere moleculen kunnen dit membraan niet passeren.
Deze membranen zijn verantwoordelijk voor het fenomeen osmose. Zou een cel teveel zouten bevatten dan zwelt hij op en kan uiteindelijk uiteenspatten. Bevat hij daarentegen te weinig zout dan verliest hij water en krimpt ineen.

Het fenomeen van osmose wordt ook wel gebruikt voor het omzetten van zout in zoet water. Wordt zeewater onder hoge druk door een dergelijk kunstmatig membraan geperst dan blijven de zouten achter en het zoete water komt er aan de andere kant van het membraan uit. Dit proces wordt reverse-osmose genoemd. Zie ook blogbijdrage van Qabouter. Er bestaat wereldwijd industriele toepassing van deze vorm van zoetwaterwinning al kost het opwekken van de druk ook behoorlijk wat energie. Zie hiervoor ook de blogbijdrage van Jim Hasenaar.

Worden dit soort membranen daarentegen aan de monding van een rivier geplaatst dan kan er met het verschil in zoutconcentraties tussen het zeewater en het rivierwater drukverschil opgewekt worden waarmee een turbine aangezwengeld kan worden (zie kort filmpje).

http://c.brightcove.com/services/viewer/federated_f9/2227271001?isVid=1&publisherID=981571807

Een ander Nederlands model gebruikt membranen die selectief negatieve of positieve ionen doorlaten. Het positive natrium passeert het ene membraan en het negatieve chloor passeert het tegenoverliggende membraan. De membranen zijn impermeabel voor water. Daarmee wordt een potentiaalverschil gecreëerd tussen de twee membranen dat aan electroden wordt doorgegeven. Dit project heet ‘Blue Energy’. Bij de Rijnmond zou voor 650.000 huishoudens op deze manier energie opgewekt kunnen worden (Zie ook artikel Veerman).

De technieken die osmose gebruiken zijn nog in ontwikkeling en men gebruikt slechts kleinere prototypen, dus het kan nog wel even duren voordat ze echt toegepast zullen worden, maar het is weer een stap vooruit.


Informatie grotendeels uit New Scientist

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

Bijensterfte, de oorzaak?

Half november j.l. luidde het europarlement de noodklok over de bijensterfte. Dit probleem bestaat al meerdere jaren en begint na Amerika nu ook in Europa belangrijk te worden. Zonder bijen raken bloemen niet bevrucht met als resultaat minder planten, groenten en fruit. (Zie ook artikel nrc)

Albert Einstein zei: „Mocht de bij uitsterven, dan heeft de mens nog slechts vier jaar te leven. Zonder bijen geen bestuiving. Geen bestuiving, geen dieren. Geen dieren, geen mensen.”

Bij op de meidoorn (mei 2008)

Velen waarschuwen dat de bijensterfte weleens een groter probleem zou kunnen zijn dan de klimaatveranderingen en CO2-stijging. De oorzaken zouden kunnen liggen bij ziekten veroorzaakt door parasieten, virussen en/of schimmels of bij het grof gebruik van pesticiden. De schuld wordt ook gezocht bij genetisch gemodificeerde en behandelde zaden (gmo). Ook wordt de bijensterfte toegeschreven aan het gebruik van GSM-zenders die de bijen zouden laten verdwalen.

De bijensterfte wordt gekenmerkt door het feit dat meer dan de helft van de bijen niet terugkomt naar de korf; daar worden slechts enkele dode en zieke bijen aangetroffen.
Vanaf vandaag tot en met 26 januari wordt er een congres van bijentelers gehouden in Sorrento, Italië. (Voor de bloggers uit Italie: zie ook artikel Corriere della Sera). Het blijkt nu dat plantenzaden (vooral van maïs) die met pesticiden als neonicotinoids behandeld zijn, planten voortbrengen die zeer schadelijk zijn voor de bijen. Dit niet alleen vanwege het feit dat het nectar en stuifmeel van deze planten gebruikt wordt (zoals tot nu toe gedacht werd), maar omdat de bijen de guttatie en dauw van deze planten drinken. Ze krijgen daardoor veel hogere doses neonicotinoids binnen dan gedacht werd en sterven binnen 2-10 minuten als ze deze vloeistof drinken, of na 20-40 minuten als ze de vloeistof alleen maar ‘proeven’. Deze druppels bevatten concentraties die uitgedrukt worden in ppm (parts per million) terwijl de letale dosis duizend keer lager ligt (ppb of parts per billion).

Dit bewijst maar weer dat de effecten van pesticiden veel te oppervlakkig onderzocht worden. Maar mochten deze pesticiden de schuld zijn van de wereldwijde bijensterfte dan is het tenminste duidelijk wat ertegen gedaan kan worden, al zal de landbouw een effetief pesticide niet zomaar willen opgeven.
Misschien komt er in de loop van de week nog meer nieuws over dit onderwerp uit Sorrento.

Bijgewerkt 28-01-2009: Nu is er ook een bericht in de volkskrant. Hetzelfde probleem doet zich voor in Nederland. En meer op 1 Mei 2009.