De lancering van de nieuwe KNMI-pagina over broeikasgassen heeft nogal wat reacties losgemaakt bij diverse geadresseerden. Bij het KNMI blijkt nog geen enkele twijfel bestaat over het apocalyptische opwarmingsverhaal van het IPCC: “Door de terugkoppelingen is het effect uiteindelijk groter. De terugkoppelingen zijn echter veel moeilijker te bepalen. De beste schatting van het totale effect is zo’n 3ºC voor een verdubbeling van de CO2concentratie, met een onzekerheidsmarge van ongeveer 2º C tot zo’n 6º C temperatuurstijging wereldgemiddeld.”

Dit zijn getallen uit het laatste rapport van het IPCC. Dat de diverse terugkoppelingen uiteindelijk de temperatuurstijging vergroten, zoals beweerd wordt,  is geen vaststaand feit, maar de uitkomst van de gehanteerde klimaatmodellen. Die klimaatmodellen gaan uit van een aantal aannames die op zijn minst aanleiding geven tot grote voorzichtigheid. Een van die aannames is dat  bij alle modellen  bij CO2-toename de relatieve vochtigheid van het onderste deel van de atmosfeer ruwweg gelijk blijft. 

Enkele recente studies op basis van meetgegevens wijzen uit dat de relatieve luchtvochtigheid in het bovenste deel van de troposfeer en onderste deel van de stratosfeer niet gelijk blijft maar afneemt.  Dat heeft verstrekkende consequenties voor de door veel wetenschappers aangehangen vooronderstelling dat de opwarming van de atmosfeer door CO2-stijging krachtig versterkt wordt door waterdamp. Op basis van deze vooronderstelling hanteren alle klimaatmodellen namelijk een stevige positieve terugkoppeling van waterdamp.

De eerste publicatie is een studie van Paltridge e.a. ,  “Trends in middle- and upper-level tropospheric humidity from NCEP reanalysis data” uit 2009. De onderzoekers  analyseerden  de NCEP gegevens over de troposferische luchtvochtigheid voor de periode 1973 tot 2007. De NCEP databank bevat gegevens van radiosondemetingen (ballon) over een lange periode. De onderzoekers hebben de gegevens met grote voorzichtigheid benaderd, omdat bekend is dat radiosondedata van met name de troposfeer boven het 500 hPa-niveau (boven ruwweg 5,5 km)  met voorzichtigheid gehanteerd dienen te worden.

De metingen gaven een zeer opmerkelijke uitslag: gedurende de 35-jarige periode is in de troposfeer boven 850 hPa ( ruwweg 1450 m) in de tropen en boven 600hPa in de gematigde zone op het NH een negatieve trend gemeten van de absolute luchtvochtigheid. Beneden die hoogte is er sprake van een positieve trend, zoals te verwachten valt in deze zogenaamde “convective boundary layer”,  als gevolg van sterke verdamping door gestegen temperatuur.

  

Deze negatieve trend in midden en boventroposfeer is in strijd met de gangbare opvatting  dat de relatieve luchtvochtigheid in de troposfeer op alle hoogten gelijk blijft bij een toenemende temperatuur aan het aardoppervlak.  Op basis van deze laatste aanname  voorspellen klimaatmodellen alle een sterk positieve terugkoppeling van waterdamp. De klimaatmodellen die het IPCC in haar laatste rapport consulteerde voorspellen  een toename van de globale temperatuur van 2 tot 6,5 graden. Dat is zeer ruim boven de 1,1 graden opwarming bij een verdubbeling van het CO2-gehalte, zoals met klassieke fysische wetten berekend is. 

De tweede studie  is  van Solomon e.a. :“Contributions of Stratospheric Water Vapor to Decadal Changes in the Rate of Global Warming”  uit 2010 en  betreft waterdamp in het onderste deel van de stratosfeer.

solomon0

Waarnemingen van satellieten en ballonnen laten zien dat de waterdamp in de onderste  deel van de stratosfeer niet constant is , maar gestegen is in de jaren ’80 en ’90 en gedaald na 2000. De auteurs van het artikel tonen aan dat deze veranderingen zich juist in een smalle strook van ongeveer 2 km dik onderin de stratosfeer plaatsvinden,  waar het waterdampgehalte de grootste effecten op het klimaat heeft.
De daling van 10 procent waterdamp zo’n 15 km boven het aardoppervlak sinds 2000 heeft grote invloed op de opwarming van de aarde, zeggen onderzoekers  in het tijdschrift Science van 28 januari 2010.

De oorzaak voor de recente daling van het waterdampgehalte is volgens de onderzoekers onbekend. De studie van Solomon c.s. gebruikte berekeningen en modellen om aan te tonen dat deze waterdampafname voor een 25% minder snelle opwarming heeft gezorgd de afgelopen 10 jaar. De toename van de waterdamp in genoemde laag heeft volgens de auteurs in de jaren ’90 een temperatuurverhogend effect gehad van 30%.  

Een van de mogelijke oorzaken zou oxidatie van CH4 kunnen zijn, maar  dat komt vooral in het bovenste deel van de stratosfeer voor, terwijl de waterdampafname met name onderin de stratosfeer plaatsvindt. Een andere mogelijke verklaring  is een uitwisseling van waterdamp met de hogere troposfeer in de tropen. De sterkste verandering in waterdamp komt voor  in de lagere stratosfeer in regio’s die beïnvloed zijn door de ENSO ( El Niño Southern Oscillation). Dit lijkt te wijzen op convectie.

Commentaar van NOAA op de studie van Solomon: “The findings might help explain why global surface temperatures have not risen as fast in the last ten years as they did in the 1980s and 1990s. Observations from satellites and balloons show that stratospheric water vapor has had its ups and downs lately, increasing in the 1980s and 1990s, and then dropping after 2000. The authors show that these changes occurred precisely in a narrow altitude region of the stratosphere where they would have the biggest effects on climate.”

Verder schrijft NOAA: “Water vapor is a highly variable gas and has long been recognized as an important player in the cocktail of greenhouse gases—carbon dioxide, methane, halocarbons, nitrous oxide, and others—that affect climate. Current climate models do a remarkable job on water vapor near the surface. But this is different — it’s a thin wedge of the upper atmosphere that packs a wallop from one decade to the next in a way we didn’t expect,” says Susan Solomon, NOAA senior scientist and first author of the study. An increase in stratospheric water vapor in the 1990s likely had the opposite effect of increasing the rate of warming observed during that time by about 30 percent, the authors found. The stratosphere is a region of the atmosphere from about eight to 30 miles above the Earth’s surface. Water vapor enters the stratosphere mainly as air rises in the tropics. Previous studies suggested that stratospheric water vapor might contribute significantly to climate change. The new study is the first to relate water vapor in the stratosphere to the specific variations in warming of the past few decades.”

Wat dat laatste betreft kan men een interessante link zien met de theorie die de Hongaar Ferenc Miskolczi vorig jaar publiceerde. Miskolczi stelt dat de doorzichtigheid van de atmosfeer voor langgolvige (infrarood) straling zich aanpast aan de toename van de broeikasgassen. Algemeen wordt aangenomen dat de doorzichtigheid van de atmosfeer afneemt bij toename van CO2. Miskolczi stelt dat er terugkoppelingsmechanismen in de atmosfeer zijn waardoor de doorzichtigheid voor infrarode straling gelijk blijft, en daardoor ook de temperatuur op aarde. Deze terugkoppeling bestaat hierin, dat  de atmosfeer juist zoveel waterdamp bevat dat de maximale hoeveelheid warmte (infraroodstraling) vanuit de atmosfeer afgegeven wordt aan de ruimte. Die waterdamp en  lage wolken absorberen de infraroodstraling vanaf de aarde en reguleren zo de uitstraling van warmte vanuit de atmosfeer naar de ruimte.

Ook NASA’s ERBE project levert waardevolle meetgegevens. Lindzen  (  On the determination of climate feedbacks from ERBE data)  vergeleek die meetresultaten met de voorspellingen van 11 door het IPCC gehanteerde klimaatmodellen. Verrassend (of eigenlijk: niet verrassend) is dat ERBE een toename van de warmtestroom naar de ruimte meet van 5 W/m2 K, terwijl alle klimaatmodellen een afname van die warmtestroom voorspellen van 0,5  tot 3 W/m2 K (gemiddeld 1.5 W/m2 K). Meer over deze en andere nieuwe inzichten vindt U op:

www.klimaatgek.nl