WELKOM

CRUCIAAL MOMENT
VOOR DE MENSHEID

DE CO2-CONTROVERSE

Een geologisch perspectief (auteur: Harry A. Priem)

Geologen bezien het 'Systeem Aarde' als een samenhangend geheel van talloze interactieve- en onderling gekoppelde subsystemen, waaronder dampkring en klimaat.

Geochemisch en planetair bezien zou de dampkring 200.000 maal zoveel CO2 moeten bevatten als nu. Ongeveer zoals op Venus. Maar anders dan op Venus is hier de meeste CO2 aan de dampkring onttrokken door enerzijds de vorming van carbonaten door mariene organismen en de chemisch-bacteriologische verwering van gesteenten, en anderzijds de vorming van biomassa door vegetatie en mariene micro-organismen. Die 'verdwenen' CO2 is vastgelegd in afzettingen van kalksteen en fossiel, organisch koolstof. De processen van CO 2 -onttrekking verlopen ruwweg evenredig met de hoeveelheid CO2 in de dampkring.

Er is een natuurlijk evenwicht tussen enerzijds de toevoer van CO2 door de ontgassing van de Aarde en de oxidatie van organisch koolstof, en anderzijds de onttrekking door de biologische- en chemische 'pompen' en de opname in oceaanwater. Doordat de evenwichtstoestand niet constant is, varieert met de tijd de hoeveelheid CO2. Sinds het begin van de industriële revolutie is het CO2-gehalte met ruim 25% toegenomen, waarvan driekwart in de tweede helft van de 20e eeuw. Dit is echter slechts de helft van de antropogene CO2-emissie sinds 1850; de andere helft is al weer door natuurlijke processen aan de dampkring onttrokken.

De hoofdrolspeler in het klimaatsysteem is de Zon. Wat geologen daarbij opvalt is dat de gemiddelde temperatuur van de onderste luchtlagen al bijna 4 miljard jaar binnen het gebied is gebleven waarin vloeibaar oppervlaktewater kan bestaan, hoewel de Zon in de tijd zo'n 25% warmer is geworden. Er functioneert dus een regelsysteem dat de temperatuur binnen nauwe grenzen houdt, de Aardse thermostaat. Binnen die grenzen fluctueert de temperatuur over tijdschalen variërend van decennia tot tientallen miljoenen jaren.

De zonneactiviteit is variabel, in cycli van 11 jaar, 19 jaar, 88 jaar en langer. Historisch- en geologisch onderzoek laten een statistisch verband zien tussen zonneactiviteit en temperatuur, ook al is hiervoor nog geen algemeen geaccepteerde fysische verklaring te geven. Zo valt bijvoorbeeld de beruchte 'Kleine IJstijd' van de 17de en 18de eeuw samen met een periode van opvallend weinig zonnevlekken, wat indicatief is voor verlaagde zonneactiviteit.

Verder terug is een correlatie te traceren tussen fluctuaties in zonneactiviteit en temperatuur, aan de hand van de concentraties koolstof-14 en beryllium-10 in boomringen en ijskernen. Beide radio-isotopen worden in de bovenste dampkring geproduceerd door kosmische straling, maar bij verhoogde zonneactiviteit neemt hun productie af omdat dan de magnetische velden van de zonnewind in intensiteit toenemen en meer kosmische straling afschermen. De laatste 100.000 jaar waren de concentraties van beide isotopen systematisch hoger tijdens koude perioden, en lager tijdens warme perioden.

Het grootste deel van de aardgeschiedenis was het warmer dan in onze tijd en was er géén, of zeer weinig permanent ijs op de polen aanwezig. In de laatste 2½ miljard jaar zijn er echter vijf episoden geweest - elk vele miljoenen jaren omvattend - waarin uitgestrekte gebieden op de hogere breedtegraden met gletsjerijs waren overdekt. De vijfde en laatste van deze IJstijden begon zo'n 3 miljoen jaar geleden en duurt nog steeds voort. In die tijd waren er 10 lange- en 40 kortere perioden waarin een substantiële uitbreiding van de ijskappen plaatsvond, de glacialen, afgewisseld met warmere interglacialen, waarin de ijskappen zich weer terugtrokken.

De overgang van een glaciaal naar een interglaciaal e.o., kan zich binnen enkele decennia voltrekken. De Aarde verkeert thans in een interglaciaal dat zo'n 10.000 jaar geleden begon, na een glaciaal van zo'n 105.000 jaar. De afwisseling van glacialen en interglacialen wordt bepaald door de Milankovitch Cycli van het Aarde-Zon-systeem. De door deze cycli bepaalde afwisseling van warmere- en koudere perioden manifesteert zich door de hele aardgeschiedenis, niet alleen in ijskappen, maar ook bijvoorbeeld in 100 miljoen jaar oude sedimentaire successies van de Krijt periode en in 3,5 miljard jaar oude gebrande ijzerertsen.

Binnen elke glaciale- en interglaciale periode fluctueert de temperatuur. Zo ook tijdens het huidige interglaciaal. Aan het einde van de 19de eeuw, zette zich na een koudere fase weer een warmer wordende trend in. In de 20ste eeuw laten temperatuurmetingen van grondstations tót 1940 en ná 1975 een stijging zien, maar tussen 1940 en 1975 was er een daling.

Men kan echter vraagtekens zetten bij de 'gemiddelde' mondiale temperatuur, gezien de enorme plaatselijke verschillen, de ongelijkmatige verdeling van de meetstations en mogelijk onvoldoende correcties voor het 'Urban Heat Island Effect'. Bovendien is er een discrepantie met de resultaten van satellietmetingen die sinds 1979 worden verricht en géén significante globale opwarming registreren. Daarentegen zijn er diverse verschijnselen die wél op opwarming lijken te wijzen, zoals plaatselijke klimaatveranderingen, breedtegraadverschuiving van vegetatiezones, terugtrekking van veel, maar niet alle gletsjers (hoewel de gletsjertongen nooit stationair zijn en de huidige terugtrekking al in de 18de eeuw is begonnen), stijging van de zeespiegel en afsmelten van poolijs (wat echter al 10.000 jaar, sinds het einde van de laatste glaciatie aan de gang is, zij het met fluctuaties).

Velen menen dat deze verschijnselen de eerste signalen zijn van een globale opwarming als gevolg van het broeikaseffect door de extra hoeveelheid CO2 die door menselijk toedoen in de dampkring komt. Het CO2 -gehalte van de dampkring zou dus een belangrijke factor zijn bij de temperatuurregulatie van de lagere luchtlagen. Men baseert zich daarbij op de uitkomst van de veelbesproken en veelvuldig bekritiseerde klimaatmodellen: mathematische beschrijvingen van alle bekende factoren die het klimaat bepalen en hun wisselwerkingen. Er zijn uiteraard géén deugdelijke verificatie- en falsificatieprocedures om die modelleringen te toetsen aan wat zich thans in het klimaatsysteem afspeelt ? bij 'klimaat' gaat het om gemiddelden over een lange periode, gewoonlijk 30 jaar, zodat pas achteraf kan worden vastgesteld of klimaatverandering is opgetreden. Toetsing is alleen mogelijk door te kijken naar het verloop van de relatie tussen temperatuur en CO2-gehalte in het historische- en geologische verleden. Voor geologen wegen de zo verkregen gegevens én het inzicht in actuele geologische processen zwaarder dan de 'virtual reality' van de klimaatmodellen.

De gegevens uit het geologische- en historische verleden wijzen er niet op dat de hoeveelheid CO2 in de dampkring een belangrijke rol speelt in het klimaatsysteem. Integendeel. Tijdens de mondiale afkoeling tussen 1940 en 1975 bijvoorbeeld, ging de stijging van het CO2-gehalte, die al geruime tijd aan de gang was, ongestoord door. Sommige meteorologen, waaronder enkele huidige protagonisten van de broeikasopwarming, waarschuwden toen dat de volgende glaciale periode er aankwam ? op zich géén onzinnig idee, want de voorgaande interglacialen duurden telkens tussen 10.000- en 20.000 jaar, dus het volgende glaciaal kan best wel eens op korte termijn inzetten.

Alle historische gegevens en data van ijskernen, turfafzettingen, boomringen en groeiringen van koralen laten zien dat de warmere- en koudere fasen in de huidige interglaciale periode niet waren gekoppeld aan significante veranderingen in het CO2gehalte, zoals bijvoorbeeld tijdens de 'Kleine IJstijd' in de 17de- en 18de eeuw en de daaraan voorafgaande Warme Middeleeuwen ? rond 1200 groeiden er druiven op Groenland. Deze warmere- en koudere fasen duurden echter hoogstens enkele eeuwen.

IJskernen uit poolgletsjers laten zien dat er voorafgaande aan het huidige interglaciaal, tijdens warmere- en koudere fasen van langere duur wél een positieve correlatie was tussen veranderende temperatuur en veranderend CO2-gehalte. De stijging of daling van het CO2-gehalte begint dan echter nadat de stijging of daling van de temperatuur heeft ingezet, niet omgekeerd. De simpelste verklaring is dat oceaanwater bij opwarming CO2 afstaat en bij afkoeling opneemt, maar opwarming of afkoeling van oceanen vereist een warme- of koude periode van langere duur, tenminste enkele duizenden jaren.

Verder terug ? in het Midden Krijt ? 100-120 miljoen jaar geleden, laten sedimenten zien dat de dampkring acht maal zoveel CO2 bevatte als nu. De biologische- en chemische 'pompen' konden de CO2-uitstoot, als gevolg van gigantische vulkanische activiteit in die tijd, niet bijhouden, hoewel de biologische pompen op volle capaciteit werkten, getuige de enorme kalksteenformaties.

Toch was het gemiddeld nauwelijks warmer dan nu. Wél was er een geringere temperatuurgradiënt tussen polen en evenaar ? door de afwezigheid van hoge bergketens werd het transport van warme lucht vanaf de evenaar nauwelijks belemmerd, waardoor het op hogere breedtegraden warmer en in de tropengordel kouder was dan nu. Nog verder terug - in het Laat-Ordovicium - 440-450 miljoen jaar geleden, bevatte de dampkring 16 maal zoveel CO2 als in onze tijd. Toch was deze periode één van de vijf episoden in de aardgeschiedenis met uitgestrekte ijskappen op de hogere breedtegraden en temperaturen langs de evenaar die overeenkwamen met de huidige.

Geologen staan dan ook in het algemeen sceptisch tegenover de gangbare doemscenario's op grond van de oplopende hoeveelheid CO2 in de dampkring. Maar al is het niet door CO2-emissie, andere menselijke activiteiten zouden het klimaatsysteem wél kunnen beïnvloeden. Menselijk handelen verstoort immers op grote schaal de interactie tussen landoppervlak, dampkring, biosfeer en oceaanwater ? zoals het kappen van tropische regenwouden; overbegrazing, bodemerosie en verwoestijning; veranderingen in landgebruik door landbouw en urbanisatie; warmteproductie in stedelijke- en industriële agglomeraties; industriële emissie van aërosolen en andere broeikasgassen dan CO2; aanleg van stuwmeren en verandering van de waterhuishouding, zoals de geplande irrigatie van reusachtige gebieden in Centraal Azië, door de omleiding van de grote rivieren in Siberië die nu nog in de Noordelijke IJszee uitmonden; enz.

Mochten deze activiteiten, al dan niet in combinatie met natuurlijke processen, inderdaad tot opwarming leiden, dan hoeft dat niet alleen maar nadelig te zijn. Integendeel. Opwarming leidt bijvoorbeeld tot meer neerslag en water dreigt in deze eeuw wereldwijd een zeer schaarse grondstof te worden. Daarnaast weten echter juist geologen maar al te goed dat de voorraden fossiele grondstoffen niet onuitputtelijk zijn. Men zal dus hoe dan ook moeten inzetten op efficiënter energieverbruik om de voorraden langer te doen meegaan ? maar dat is dan op basis van rationele overwegingen door een positieve strategie van technologische innovatie, niet gemotiveerd door de ideologisch/ethische broeikasmantra's van de milieubeweging.