Tag archieven: KNMI

interviews

Ir. Bart Reijnen koppelt Europees bewustzijn aan commercieel denken ‘Dat het luchtvaart moest zijn, stond voor mij vast’

17 september 2010 Erwin Van den Brink

48_51_INGR14_Interview

[HET INTERVIEW]

tekst erwin van den brink

foto’s jordi huisman: www.jordihuisman.nl

Ir. Bart Reijnen koppelt Europees bewustzijn aan commercieel denken

‘Dat het luchtvaart moest zijn, stond voor mij vast’

Dutch Space directeur ir. Bart Reijnen heeft een feilloos gevoel voor de rol die Nederland hoort te spelen in de Europese lucht- en ruimtevaartbranche. Het heeft geen zin onze nationale ruimtevaart ‘geïsoleerd te koesteren als een kasplantje’, zegt hij. Wel is het belangrijk dat we speerpunten kiezen. ‘Iets waarvan de hele wereld zegt: dát doen ze in Nederland.’

Bart Reijnen, directeur van Dutch Space, is een echte Europeaan. Hij is jong (38), een slimme bèta en iemand met industriële genen. Dat is vrij bijzonder, want doorgaans zijn echte Europeanen niet mensen uit de industrie maar mensen uit het Haagse, politieke discours. Vaak zijn dat alfa- en gammamensen, geen bèta’s… Zij zijn ‘continentaal’ georiënteerd, terwijl de leidende figuren in het bedrijfsleven en de industrie meestal Angelsaksisch denken; atlantici met altijd een schuin oog gericht op de Verenigde Staten.

Deze verdeling heeft geleid tot een mentale kloof tussen overheid en industrie, die binnen Europa nergens zo diep is als in Nederland.

In de persoon van Bart Reijnen lijkt die kloof echter gedicht te worden. Als directeur van Dutch Space koppelt hij een sterk Europees bewustzijn aan commercieel denken en de behartiging van nationale belangen.

Dutch Space is een volle dochter van het Europese ruimtevaartbedrijf Astrium dat op zijn beurt weer onderdeel is van EADS, European Aerospace & Defense Systems, het grootste lucht- en ruimtevaartconcern ter wereld. Het in Leiden gevestigde bedrijf is na een aantal onzekere jaren in rustiger vaarwater terechtgekomen. In 2009 heeft Dutch Space voor honderd miljoen euro aan projecten verworven. Door de bank genomen is dat voor 90 % Nederlands belastinggeld, omdat het indirect afkomstig is van onze nationale deelname aan projecten van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. ESA ploegt het ontvangen geld grotendeels terug naar Nederlandse bedrijven, in de vorm van orders.

Reijnen: ‘De Nederlandse overheid heeft er jaren geleden voor gekozen als lid van de EU de Europese ruimtevaart te steunen en daar solidair in mee te doen. Dan heb je het recht dat met je eigen industrie te doen.’ De reden is dan niet nationaal prestige of politiek hobbyisme, legt hij uit, maar het besef dat ruimtevaart de bron is van veel innovatie die juist buiten de ruimtevaart praktische en commerciële toepassing vindt.

‘Daarom zie je dat landen als India, China en Brazilië allemaal inzetten op ruimtevaart. ’ In ruimtevaart is alles immers extreem. De krachten die werken op constructies zijn extreem. Die constructies moeten heel licht en tegelijk zeer sterk zijn. Systemen moeten uiterst betrouwbaar zijn, want eenmaal in de ruimte kun je er niet meer bij komen. Daarom is ontwerpen in de ruimtevaart, meer dan waar ook, ontwerpen op het scherp van de snede. Cutting edge technology, zoals dat in het Engels heet.

Reijnen: ‘De landen om ons heen hebben op een beperkt aantal thema’s een specifiek technologiebeleid. Als zij dat doen op het terrein van de ruimtevaart en wij doen dat in Nederland niet, dan verkeren we in het nadeel. Dan is er geen level playing field.’

Hoewel het altijd beter kan, is Reijnen blij met de 120 miljoen die er vanuit de ministeries van EZ en OC&W en de organisatie NWO jaarlijks specifiek beschikbaar is voor ruimtevaart. Waar hij ook verheugd over is: er is sinds 1 juli 2009 een centraal aanspreekpunt bij de overhead, de Netherlands Space Office (NSO). ‘Voorheen hadden we te maken met meerdere ministeries en instellingen. Het NSO helpt bij het voeren van een helder en eenduidig beleid. Dat is een goede zaak.’

De middelen die Nederland heeft voor ruimtevaart zijn echter beperkt. Reijnen: ‘Daarom heeft het ook geen zin om Nederlandse ruimtevaart geïsoleerd te koesteren als een kasplantje. Het is veel beter om het in te bedden in een groter, Europees, geheel. Dat is EADS’. Deze lucht- en ruimtevaartgigant ontstond door de fusie van drie nationale bedrijven, het Duitse DASA, het Franse Aerospatiale en het Spaanse CASA. Reijnen was erbij toen EADS werd opgericht. Hij was in 2000 de assistent van Rainer Hertrich, die samen met Philippe Camus de eerste tweekoppige directie vormde van EADS.

gigantische motivator

Dat hij erbij was toen EADS ontstond, dankt Reijnen aan een aantal atypische keuzes in zijn loopbaan. De Limburger was als jongen gek op vliegtuigen en wilde straaljagerpiloot worden, maar hij bleek daarvoor te lang. Verkeersvlieger leek hem niets: ‘zoiets als buschauffeur, maar dan elke dag op en neer vliegen.’

Reijnens vader is wiskundeleraar dus Bart had het kraken van problemen met de paplepel ingegoten gekregen. ‘Dan maar lucht- en ruimtevaart in Delft doen, dacht ik.’

‘Als ik niet het niveau had gehad voor een wetenschappelijke opleiding, dan was ik vliegtuigtechnicus geworden bij de luchtmacht, maar dat het iets met luchtvaart moest zijn, stond voor mij vast.’

Omdat iedereen in Delft stage liep bij Fokker of anders in de Verenigde Staten, koos Reijnen voor een alternatief. Het werd een stage bij Deutsche Aerospace, DASA.‘Die stage deed ik in een team van twee Nederlanders en twee Duitsers. Dat multinationale aspect sprak mij aan.’

Hij was 26 toen hij in 1998 klaar was en solliciteerde bij DASA op de functie van assistent-projectleider Airbus A 3XX, wat later de A-380 werd. ‘Dat was echt super! Mijn eerste grote job en ik was de rechterhand van Jürgen Thomas, echt een goeroe op het gebied van vliegtuigontwikkeling. Ik keek enorm tegen hem op. Hij was toen al ouder dan zestig jaar. Bij elk vliegtuigproject in Europa dat er maar enigszins toe had gedaan, was hij wel betrokken geweest.’

‘Overal waar je in Europa kwam bij vestigingen van Airbus zinderde het. Grote borden en plakkaten waarop dan stond: “Hier wordt straks de romp, vleugel, vul maar in… gebouwd van de A-380.” Het was een gigantische motivator. Dagelijks positief in het nieuws. Het is jammer dat er later problemen in de aanloop van de productie zijn geweest, die hebben gezorgd voor negatieve publiciteit. Maar dit vliegtuig gaat een heel groot succes worden, daarvan ben ik overtuigd.’

Na drie jaar liep de detachering van Reijnen vanuit DASA bij Airbus in Toulouse (Frankrijk) af. Juist op dat moment diende zich de mogelijkheid aan assistent te worden van Rainer Hertrich bij het nieuwe EADS, waarin Airbus zou opgaan. ‘Het was enorm fascinerend om met je neus bovenop die hele industrie te zitten. Alle informatie die Rainer Hertrich kreeg, zag ik ook. Hij moest op grond daarvan zijn beslissingen nemen, hij leidde er het bedrijf mee en ik deed er niets mee. Maar ik kon het soms niet laten om met de kennis die ik had een besluitvormingsproces voor mijzelf te doordenken. Hoe zou ik beslissen? Het was een heel intensieve werkrelatie waarvan ik veel heb geleerd. Het was ook opwindend, want EADS is het eerste puur Europese bedrijf. Het is geen conglomeraat of consortium meer met daarbinnen nationale belangen. Het loopt vooruit op de politieke eenwording van Europa. Er zijn geen nationale aandeelhouders meer in EADS, zoals destijds bij Airbus dat in Duitsland te weinig Duits was en in Frankrijk te weinig Frans. Er zijn nu in de hele wereld aandeelhouders van het Europese bedrijf EADS.’

Zo heeft EADS in het Verenigd Koninkrijk het gedeelte van het voormalige British Aerospace overgenomen dat van oudsher alle vleugels voor Airbus bouwt. Dat bedrijf is nu niet meer Brits, maar 100 % dochter van het Europese EADS, dat overigens om louter belastingtechnische redenen een Nederlandse N.V. is. De holding is gevestigd in hetzelfde gebouw in Leiden waar Dutch Space zit, de Astriumdochter van EADS. En dus nodigde Bart Reijnen de raad van bestuur van EADS onlangs uit om na de maandelijkse vergadering even een kijkje te nemen in de clean rooms.

Nu hij de organisatie bij Dutch Space zo ver op orde heeft, is het zaak te gaan nadenken over wat hij noemt ‘de stip op de horizon’. Dutch Space heeft bijvoorbeeld de prestigieuze robotarm voor het International Space Station (ERA) ontwikkeld. Maar hiervan wordt er slechts één gebouwd. Reijnen wil naar meer serieproductie waarbij het bedrijf profijt gaat hebben van de leercurve. Dat biedt continuïteit. Nederlandse zonnepanelen hebben al een goede reputatie. Ongeveer tweederde van de ESA-missies vliegt nu met Nederlandse zonnepanelen. Motorophangingen en verbindingssecties tussen rakettrappen zijn (in samenwerking met Stork en TNO) andere sterke punten. De ontwikkeling van zeer geavanceerde instrumenten, samen met SRON en het KNMI, is iets waarin Dutch Space ook internationaal een goede reputatie heeft. Zowel op het gebied van ruimteonderzoek als in aardobservaties ten behoeve van bijvoorbeeld klimaatonderzoek kan Nederland bogen op een reeks successen.

Reijnen: ‘Maar welke thema’s wil Nederland nu eigenlijk echt voor zich gaan claimen? Iets waarvan de hele wereld zegt: dát doen ze in Nederland. Binnen NSO is de ruimtevaartsector met de overheid in overleg over deze hamvraag.’

Dat is misschien wel het wezen van de Europese industrieel Reijnen: nationale belangen bundelen en kennis richten op een beperkt aantal onderwerpen om juist een aantrekkelijke en sterke partij te zijn voor Europese samenwerking. Reijnen: ‘De Europese eenwording betekent niet dat we als Nederland achterover kunnen gaan leunen in de veronderstelling dat als wij het niet doen, mooie nieuwe technologie wel ergens anders in Europa wordt ontwikkeld.’

Want dan grijp je op een gegeven moment naast die technologie als je hem nodig hebt. ‘Dus je moet Europees denken en daarbij oog houden voor nationale belangen’, stelt Reijnen. Kort en goed: omdat andere lidstaten aan ruimtevaart doen, is Nederland wel gedwongen mee te doen. ‘Als wij Nederland of Europa – de Europese Commissie is een steeds belangrijker opdrachtgever, denk aan Galileo –als opdrachtgever hebben in het voorcommerciële traject, dan kunnen wij vanuit die ervaring technologie bouwen die vervolgens ook wereldwijd commercieel te verkopen is.’

[kader kengegevens]

KENGEGEVENS

NAAM

Bart Reijnen

LEEFTIJD

TITEL

Ir.

OPLEIDING

Lucht- en Ruimtevaarttechniek, TU-Delft

FUNCTIES

Directeur Dutch Space (vanaf 2006)

Hoofd Bestuursbureau EADS (2004-2006)

Assistent van Rainer Hertrich, ceo EADS (2000-2004)

Hoofd A380-projectplanning, Airbus Toulouse (1998-2000)

Assistent van de hoofdconstructeur A380 (1997-1998)

[QUOTES]

‘Ik was de rechterhand van Jürgen Thomas, echt een goeroe op het gebied van vliegtuigontwikkeling.’

‘Welke thema’s wil Nederland nu echt voor zich gaan claimen?’

‘Je moet Europees denken en daarbij oog houden voor nationale belangen.’

[BEELD

zie reijnen1 en reijnen2]

recensies

Hockeystick illusion (recensie) DI, 2010, nummer 5, 26 maart

30 maart 2010 Erwin Van den Brink

hockeystickillusion

KLIMAATKRITIEK

Het boek ‘The Hockey Stick Illusion’ van de Britse wetenschapsjournalist Andrew Montford laat een onthutsend beeld zien van hoe de ‘officiële’ klimaatwetenschap omspringt met kritiek.

Ervan uitgaande dat het klimaat verandert door menselijk toedoen en dat wereldwijd snel en ingrijpend beleid nodig is om deze door vele klimaatwetenschappers als catastrofaal gekenschetste ontwikkeling nog te keren, zou men denken dat wetenschappelijke transparantie boven alles gaat. Niet is minder waar, blijkt uit The Hockey Stick Illusion. Climategate and the corruption of science.

Die subtitel is kennelijk op het laatste moment aan het boek toegevoegd, evenals het laatste hoofdstuk over climategate, het uitlekken van e-mails van de Climate Research Unit van de Britse University of East Anglia. Die instelling leverde principale data voor de zogeheten hockeystick, een grafiek die een grote rol speelt in het eerste rapport van het IPCC, een internationaal netwerk van klimaatonderzoekers dat ressorteert onder de milieuorganisatie van de Verenigde Naties.

De hockeystick is een reconstructie van het klimaat vanaf het jaar 1000, die laat zien dat de gemiddelde temperatuur licht daalde tot ongeveer 1850 en nadien scherp aan het stijgen is. Ergo: dan moet die stijging worden veroorzaakt door de mens, de industriële revolutie. Critici stellen dat er selectief is geput uit gegevens (‘cherry picking’), waardoor een heel warme periode gedurende de middeleeuwen als het ware is uitgegumd. Die warme periode voordat de mens massaal begon met het in de atmosfeer brengen van het broeikasgas CO₂, zou bewijzen dat de huidige temperatuurstijging onderdeel is van een reeks natuurlijke schommelingen.

Door het uitlekken van de e-mails staat het IPCC onder steeds grotere politieke druk om nu eindelijk eens volkomen openheid van zaken te geven over hoe het onderzoek naar de rol van de mens in klimaatverandering tot stand is gekomen. Het boek van Montford, een scepticus, is een minutieus proces-verbaal van tien jaar klimaatwetenschap op basis van schriftelijke bronnen in de stijl van een blog. Montford heeft daarvoor de elektronische briefwisseling mogen inzien van onder anderen de Canadezen Steve McIntyre en Ross McKitrick met diverse klimaatwetenschappers, onder wie Michael Mann, de man die de hockeystick als eerste publiceerde. De Canadezen waren een van de eersten die in 2002 begonnen de klimaatwetenschap hinderlijk te volgen. Over de persoonlijke beweegredenen van McIntyre om zich zo vast te bijten in de hockeystick lezen we bijna niets. Het lijkt een beetje op een revanche van een gepensioneerde wiskundige voor een in zijn jeugd misgelopen briljante academische carrière. Die vraag naar zijn beweegreden is relevant omdat de klimaatwetenschappers vaak hebben gesteld dat sceptici als McIntyre banden hebben met de olie-industrie, wat als het al waar zou zijn aan de wetenschappelijkheid van hun kritiek niets afdoet. Argumenten en feiten kloppen of ze kloppen niet.

Montford heeft evenmin de bekritiseerde klimaatwetenschappers zelf te spreken gekregen. Je zou van zo’n Michael Mann of Keith Briffa toch eens willen horen waarom zij – als zij oprecht menen het wetenschappelijke gelijk aan hun zijde te hebben – kritiek saboteren door te weigeren hun meetgegevens en -methoden integraal met hun critici te delen zodat hun bewijs onafhankelijk is te reproduceren. Die kleingeestigheid maakt de urgentie van de ‘klimaatcrisis’ er niet geloofwaardiger op.

Het boek dringt, alle onderzoeksjournalistiek ten spijt, ook niet door tot de kern van climategate: is er nu sprake van tunnelvisie en angst voor reputatieschade bij de klimaatwetenschappers of van keiharde wetenschappelijke fraude? Zo’n boek moet er dus nog een keer komen.(EvdB)

ANDREW MONTFORD: THE HOCKEY STICK ILLUSION. CLIMATEGATE AND THE CORRUPTION OF SCIENCE • STACEY INTERNATIONAL • 482 BLZ. • € 14,99 • ISBN 978 1 906768 35 5

recensies

David Mackay: Duurzaamheid zonder al het gebladibla (De Ingenieur 2009, nr. 20/21)

1 december 2009 Erwin Van den Brink

Mackay (PDF recensie, hier klikken)

Met juichende recensies in vooraanstaande bladen zoals The Economist, The Financial Times, Science en de Guardian en aanbevelingen van prominenten uit zowel de milieuhoek als de kernenergie-industrie heeft David J.C. Mackay een Britse bestseller geschreven over wat toch niet meer is dan een heleboel sommetjes. Sustainable Energy – without the Hot Air (Duurzame Energie zonder Gebakken Lucht).

Mackay is fysicus en professor aan de universiteit van Cambridge in Groot Brittannië. Hij is lid van de Britse Royal Society en van World Economic Forum Global Agenda Council on Climate Change. Na het verschijnen van dit boek is hij benoemd tot Chief Scientific Advisor van het departement van Energie en Klimaat.

De reden om het boek te gaan schrijven is dat wetenschappers van naam en faam ten aanzien van onze energie- en milieuvraagstukken vaak tot compleet tegengestelde zienswijzen komen. Mackay probeert zonder vooringenomenheid, op basis van vaststaande feiten en inzichtelijke, plausibele aannames uit te rekenen hoe de wereld zou toe kunnen zonder fossiele energie. Hij doet zijn berekeningen voor Groot Brittannië en in tweede instantie voor Europa en dan voor de hele wereld. Ir. Jos Wassink heeft op basis van Mackay’s methode een aantal sommetjes overgedaan voor de Nederlandse situatie en zijn bevindingen worden gepubliceerd in het januarinummer van Natuurwetenschap & Techniek.

De mythe die Mackay – en ook Wassink – ontzenuwen is dat er onnoemelijke hoeveelheden duurzame energie zijn – en dus geen schaarste. Zo ‘levert’ de zon dagelijks 10.000 keer zoveel aan de aarde als de mensheid verbruikt. Hartstikke mooi, maar of wij daar wel of niet wat mee kunnen (computeren, autorijden, eten en ons verwarmen) hangt af van de technologie waarmee we alle duurzame energie invangen: zonnecollectoren maar ook windturbines, getijde- en andere waterkrachtcentrales. En de efficiëntie waarmee we de ene vorm van energie, bijvoorbeeld elektriciteit, kunnen omzetten in een andere, bijvoorbeeld waterstof. In die conversie gaat vaak veel energie verloren.

Mackay gaat bijvoorbeeld uit van een energieconsumptie van 125 kWh per dag per hoofd van de Britse bevolking. Indien de 3000 kilometer Britse kustlijn wordt volgebouwd met een windpark van 44.000 turbines in een kuststrook van vier kilometer breedte, dan levert dat 16 kWh per dag per persoon op. Door dit ijzeren gordijn te verbreden tot negen kilometer is het vermogen theoretisch te verhogen tot 48 kWh per dag per persoon. Niet alleen het ruimtebeslag van ‘duurzame-energie’ is gigantisch, het systeem zou vastlopen door de enorme claim op grondstoffen als staal en beton en op de onderhoudskosten. Mackay laat vervolgens zien dat zijn berekeningen veel optimistischer zijn dan die van alle officiële instanties. Die houden een fractie aan van 48 kWh per dag per persoon. Als hij hun aannames meeneemt in zijn sommen blijft na alle afboekingen (bezwaren zoals ‘not in my backyard’, zonde van de natuur, scheepvaartroutes, e.d.) er niet veel meer over dan 3 kWh per dag per persoon. Dan is er inderdaad een hoop gebakken lucht weggeblazen.

Mackay, David. Sustainable Energy – without the hot air. 370 pagina’s, full colour, veel grafieken en tabellen. 2009, UIT Cambridge. ISBN 978-0-9544529-3-3 (paperback) £19,99 of ISBN 978-1-906860-01-1 (hardback) £45, -. Het is gratis te downloaden op www.withouthotair.com.

opiniestukken

Durf in te gaan tegen de heersende opinie (Want deskundigen leiden aan blikvernauwing (NWT nov 2005)

1 november 2005 Erwin Van den Brink

NWT nov 2005

Het is een hele eer voor Natuurwetenschap & Techniek dat de Vrije Universiteit De Glazen Griffioen 2005 voor wetenschapsjournalistiek heeft toegekend aan onze verslaggever Marcel Crok voor het artikel Klimaat verandert door foute statistiek (NW&T, februari 2005).

It Soal in Workum heeft een mooi starnd voor dagrecreatie. Maak hand in hand een mooie strandwandeling, sla vanaf de wal uw hengel uit of geniet van een heerlijke boottocht terwijl de wind door uw haren strijkt… Het zijn dé ingrediënten voor een onvergetelijke vakantie in watersportprovincie Friesland. — Hoezo klimaatverandering? It Soal in Workum heeft een mooi strand voor dagrecreatie. Het zijn dé ingrediënten voor een onvergetelijke vakantie in watersportprovincie Friesland.

Hier het prijswinnende verhaal: 20_31_NWT2_Omlagverh

Specialisering leidt tot blikvernauwing

De drie genomineerden, naast Marcel Sander Becker van Trouw en Jair Stein van VPRO’s Noorderlicht, hebben gemeen dat zij reportages maakten die lijnrecht tegen een heersende opvatting ingaan: de dictatuur van het joggen en groenvoer, het zogenaamde bewijs in The Lancet voor honderdduizend burgerslachtoffers in Irak en het klimaatapocalysme in de Nederlandse publieke opinie.

Omdat linkse politici het klimaatbeleid opeisen wordt scepsis over de wetenschappelijke claims per definitie als rechts gekwalificeerd. Daarom pareerde klimaatwetenschapper Michael Mann de kritiek van Stephen McIntyre, op wiens informatie ons verhaal was gebaseerd, door te beweren dat McIntyre belangen in de energie-industrie had. Evenzo kun je van Jair Stein’s reportage zeggen: hij plaatst kritische kanttekeningen bij het aantal burgerslachtoffers, hij zal wel vóór de Amerikaanse invasie zijn. En als Sander Becker zich afvraagt of je wel langer leeft op veel verse groente dan encanailleert hij zich met junkfoodproducenten. Zo kun je iedereen in diskrediet brengen.

Volgens de jury was daarom durf nodig. Dat mag politiek gezien zo zijn, journalistiek gezien is hier slechts sprake van goede ambachtelijkheid, die inderdaad meer uitzondering is dan regel in de wetenschapsjournalistiek en daarom zo opvalt. De verslaggevers zijn vertrokken vanuit de nieuwsgierigheid van hun lezer. Die vraagt zich immers af: is het allemaal wel waar, wat ik voortdurend over me uitgestort krijg? Dat het klimaat steeds warmer wordt door ons toedoen kregen we in de weken voorafgaand aan het van kracht worden van het Kyotoverdrag tot vervelens toe ingepeperd door de media.

Dan zoek je een nieuwe invalshoek en dat begint met kritisch onderzoek. De drie voorbeelden laten zien dat je met een goed idee al het halve verhaal hebt. Door gebrek aan originaliteit is wetenschapsjournalistiek verbannen naar een eigen rubriek ergens achterin de krant of laat op de avond onder de hoede van specialisten, die ‘de ontwikkelingen in de wetenschap volgen’.

Journalistiek en specialisering verhouden zich altijd wat moeizaam. In aanvang werkt het, maar op den duur leidt het tot blikvernauwing. Sportverslaggevers gaan zich gedragen als voetbalcoach, parlementair redacteuren als Kamerlid, wetenschapsjournalisten als academici. Telkens zie je het gebeuren: hun stukken worden onleesbaar. Het leukste boek dat ik in jaren heb gelezen over wetenschap is geschreven door Bill Bryson, Een korte geschiedenis van bijna alles. Het was zijn eerste kennismaking met dit vakgebied.

Het specialisme wetenschapsjournalistiek is zo langzamerhand verworden tot gespecialiseerd zijn in het navertellen van wat prominente vakbladen als Nature en Science publiceren – een vorm van voorlichting. Wat midden in de week verschijnt in ‘de bladen’, op websites als Eurekalert en in de talloze gratis nieuwsbrieven en persberichten van universiteiten, dat vind je op zaterdag gewassen en gestreken terug in de kranten en op radio en televisie.

De peer review van de grote wetenschappelijke tijdschriften werkt conformisme in de hand. Hun embargo-eis maakt het onderzoekers steeds moeilijker het achterste van de tong te laten zien, want als ze eerder iets over hun resultaten verklappen, kunnen ze publicatie in die prestigieuze kolommen wel vergeten. Wetenschapsjournalisten werken doorgaans mee aan dit systeem van zelfcensuur door niets op te schrijven wat volgens de onderzoeker in kwestie kans maakt ooit nog eens in Nature of Science te komen.

Wie de voorpagina of prime time wil halen zal een bres moeten slaan in dit gesloten systeem. Vindingrijkheid en vasthoudendheid zijn dan net zo essentieel als deskundigheid.

Erwin van den Brink

Artikelen

Ideeën die de wereld veranderen (Technology Review (Neth.) mei, 2005)

1 mei 2005 Erwin Van den Brink

klik hier voor de PDF van het originele artikel> techrev_2005_03 of page-from-techrev_2005_03

Baggerschip Geopotus bij Hoek van Holland. Rens Jacobs, 1989, RWS.

Ideeën die de wereld veranderen

Nederland

Het land dat zijn eigen bestaan op de zee heeft veroverd, kan model staan voor de problemen waarmee dichtbevolkte kustgebieden te kampen krijgen.

Erwin van den Brink

De tsunami van tweede kerstdag 2004 toont aan hoe kwetsbaar de wereldwijde urbanisatie van laaggelegen kustgebieden de mensheid maakt. Daarom wordt het leven op deze plaatsen een belangrijk overkoepelend thema in technologieontwikkeling. Volgens de Wereldbank zullen in 2008 zo’n 3,4 miljard mensen (meer dan 50 procent van de wereldbevolking van 6,7 miljard) binnen 60 kilometer van de kust leven. Over 15 tot 25 jaar, als de wereldbevolking de 9 miljard nadert, zal 75 procent daarvan in stedelijke kustgebieden leven.

Bewoners van Los Angeles en de inwoners van Japan zijn redelijk goed voor bereid op de altijd dreigende aardbeving. Van zulke hotspots zijn er echter maar enkele. Het aantal kilometers kust is gigantisch en kolonisatie van die gebieden betekent risico’s die vergelijkbaar zijn met die van een grote aardbeving.

Stel dat de vloedgolf die Banda Atjeh trof had huisgehouden in Sjanghai, waar nu miljarden dollars worden geïnvesteerd. De economische schade zou veel groter zijn. Daarom is Nederland een goede proeftuin. Veel van de problemen waarmee de wereldbevolking de komende eeuw te maken krijgt, zijn in de laag gelegen Nederlandse delta al eeuwen bekend: overstromingen, overbevolking, verkeerscongestie, milieuvervuiling, besmettelijke ziektes, ongezonde stedelijke voedingspatronen. Met het oog op de grote investeringen in stedenbouw en infrastructuur is er een grote belangstelling voor risicoanalyse ontstaan vanuit de behoefte om te weten hoe groot de kans is dat een waterkering het begeeft. Weliswaar is dat risico heel klein (doorgaans een kans van een keer in de 10.000 jaar), maar als het gebeurt dan zijn de gevolgen groter dan ooit.

Bas Jonkman, een civiel ingenieur bij Rijkswaterstaat, en Nathalie Asselman, een onderzoeker bij Delft Hydraulics, de den een computersimulatie van een dijk doorbraak bij Capelle aan den IJssel. Ach ter die dijk ligt de diepste polder: 7 meter onder de zeespiegel. Het aantal inwoners in het overstroomde gebied bedraagt 942.000, het aantal mensen dat niet tijdig geëvacueerd kan worden, bedraagt 485.000 en het aantal dodelijke slachtoffers wordt berekend op 72.000: het water zou binnen enkele uren vijf tot zes meter hoog staan.

Om die denkbeeldige catastrofe in goed perspectief te plaatsen moet je bedenken dat bij de grootste Nederlandse watersnoodramp uit de recente geschiedenis in 1955 ruim 1800 Nederlanders om het leven kwamen. Die ramp leidde tot een van de grootste water bouwkundige projecten uit de Nederlandse geschiedenis: de Deltawerken.

In het algemeen is de verdediging tegen de zee de laatste kwart eeuw vooral geïnformatiseerd. Nederland bestaat uit zand, klei en veen en heeft daardoor een zeer beweeglijke kustlijn. Kustmorfologie is dus een prominent onderzoeksgebied. Gedrag van water en sediment (zand en klei) kan steeds beter in computermodellen worden nagebootst, zodat ook de gevolgen van menselijk ingrijpen kunnen worden voorspeld. Deze voorspellende kennis wordt steeds belangrijker naarmate de menselijke beschaving zich steeds meer concentreert langs de kusten van de wereldzeeën. Deels afgeleid hiervan is de relatief grote wetenschappelijke belangstelling in Nederland voor meteorologie en klimatologie, omdat weer- en klimaatveranderingen in lage kustgebieden grote gevolgen hebben.

De preoccupatie met weer en klimaat uitte zich in een vroegtijdige betrokkenheid bij ruimtevaartprojecten op het gebied van atmosferisch onderzoek en aardobservatie. Nederland had de tegenwoordigheid van geest om in de jaren zestig de vestigingsplaats te claimen van het technische onderzoekscentrum van de Europese ruimtevaartorganisaties ESA: Estec (European Space Technology Center, Noordwijk).

Waterbeheer

Zoals de tsunami van tweede kerstdag heeft bewezen, is in kustgebieden niet al leen alertheid en verdediging tegen de zee belangrijk, maar ook de drinkwatervoorziening. In het algemeen is in stedelijke gebieden en in het bijzonder in rampgebieden het belang van sanitatie het voorkomen van ziektes en epidemie en als gevolg van vermenging van drink water en uitwerpselen van het hoogste belang. In Nederland is de consumptiewater volledig gesloten. Al het rioolwater wordt gezuiverd tot op een niveau waarbij het zonder milieubelasting kan worden geloosd op het oppervlaktewater; de drinkwaterbereiding uit oppervlaktewater is de laatste jaren verder vervolmaakt door toepassing van nieuwe zuiveringstechnieken met ultramembranen en met ultraviolet licht dat bacteriën doodt op een milieuvriendelijker manier dan chemicaliën dat doen. Daarmee evenaart de kwaliteit van het drinkwater die van gebotteld bronwater. De technologie is ontwikkeld door het drinkwaterbedrijf PWN samen met een Canadese Nederlander, Hank van der Laan. Zijn bedrijf, Trojan, is in gesprek met Chinese autoriteiten in Peking en Sjanghai.

Nederland heeft vanwege zijn eeuwenlang stedelijke geschiedenis vroegtijdig grote aandacht ontwikkeld voor volksgezondheid. Die uit zich in een grote aandacht voor voedselkwaliteit. Door de vergrijzing wordt medisch-wetenschappelijk onderzoek alleen maar belangrijker. Als gevolg daarvan scoort Nederlandse medische research disproportioneel hoog in internationale citatie-indexen.

We hebben eind vorig jaar aan de vijftig invloedrijkste mensen in de Nederlandse R&D (in termen van bestedingsbevoegdheid) gevraagd waarin Nederland moet uitblinken. Uit die gesprekken kwam naar voren ‘elektronicavalley’: het gebied rondom Philips, dus de technische universiteiten van Eindhoven, Aken en Leuven. Nieuw genoemd werden een ‘medical valley’ en een ‘foodvalley’.

Voedselveiligheid

Om een dicht opeengepakte bevolking te voeden werd al in de zeventiende eeuw de landbouw geïndustrialiseerd in grote veeteeltbedrijven in speciaal hiervoor ontwikkelde landaanwinningsprojecten zoals de Schermer en de Beemster in het noorden van Nederland. Hierdoor waren houdbare producten zoals kaas, boter, maar ook beperkt houdbare zoals melk en vlees en verse groente op korte afstand van de stad beschikbaar. Door talrijke kanalen had Nederland al in de vroege zeventiende eeuw een fijnmazig productie en distributiesysteem om een stedelijke agglomeratie met een miljoen inwoners ‘just in time’ te voeden. Nederland was toen veruit de grootste ‘stad’ van Europa. Vandaag de dag bestaat 20 procent van de Nederlandse export uit landbouwproducten (zuivel en vlees) en siergewassen. Nederland huisvest de grootste zuivelcoöperatie ter wereld, het Nederlands Deense Campina-Arla. De 1,5 miljoen Nederlandse melkkoeien geven elk ongeveer 7000 liter per jaar. De koe is daarmee zelf een fabriek geworden.

De intensieve veehouderij in Nederland heeft in recente jaren geleid tot grote uitbraken van mond- en klauwzeer, varkenspest en vogelpest. Daarbij moesten miljoenen dieren preventief worden vernietigd. Sinds jaar en dag heeft daarom veel onderzoek plaats naar de ontwikkeling en mutatie van virussen. Nederlandse laboratoria staan daarom vooraan bij wereldwijd onderzoek naar onder meer influenza, Sars en vogelpest. De bio-industrie leidde tevens tot een voor de volksgezondheid gevaarlijk gebruik van antibiotica en groeihormonen. Dat noopte de autoriteiten tot het in het leven roepen van een omvangrijke regelgeving en een controleapparaat.

Nederland is dichtbevolkt. Behalve 17 miljoen mensen wonen er 5,7 miljoen koeien, 11 miljoen varkens en 80 miljoen kippen. Wat voor de veterinaire gezondheidszorg geldt, gaat ook op voor de humane gezondheidszorg. Hiv en aids worden in Nederland beschouwd als een bijverschijnsel van ‘intensieve menshouderij’ omdat het leven in een stad nu een maal leidt tot meer wisselende (seksuele) contacten. Met name in het AMC (het academisch ziekenhuis van de Universiteit van Amsterdam) heeft hiernaar veel onderzoek plaats; daarnaast is er veel aandacht voor verslavingszorg en seksueel overdraagbare aandoeningen.

In het kielzog van de landbouw bevindt zich een grote voedselverwerkende industrie die in toenemende mate vervlochten raakt met de medische industrie, zodat het onderscheid tussen voeding en medicijn lijkt te vervagen. Het Nederlands-Britse Unilever is de grootste voedselverwerkende onderneming. De laatste jaren is veel R&D-inspanning van grote laboratoria zoals Unilever Research (bij Rotterdam, Vlaardingen) gaan zitten in het ontwikkelen van voeding met specifieke eigenschappen zoals melkproducten met extra calcium tegen botontkalking en cholesterolverlagers. Dit is een beginnende trend om functionele voeding te ontwikkelen tegen niet alleen hart en vaatziekten maar in later instantie ook kanker, diabetes en dergelijke. Obesitas wordt een van de grote uitdagingen van voedseltechnologen in de komende jaren. Ziektekostenverzekeraars komen nu al met regelingen waarbij verzekerden de (extra) kosten van zulke voeding gekort krijgen op hun premie. Vooral met het oog op de naderende vergrijzing wordt gezond voedsel belangrijk, net als medische thuiszorg, het onthospitaliseren van de medische zorg. Philips ziet dit als de grote groeimarkt van de komende jaren. Voor landbouw en voeding is Nederland een exporteur. Landbouwproducten zijn bederfelijk en moeten dus snel worden vervoerd. De siergewassentelers beschikken over een wereldwijd just-in-time systeem. ’s Nachts worden bloemen (die in kassen groeien op stedelijke CO2,-uit stoot) geoogst, ’s morgens vroeg geveild en met vliegtuigen gekoeld vervoerd naar plaatsen zoals Tokio, Moskou en New York, waar zij aan het begin van de middag te koop zijn. De komende jaren wordt de tuinbouwer procesoperator: via regulering van zijn CO2-bemesting en nachtverlichting in zijn kassen bestuurt hij het systeem van genetisch gemodificeerde gewassen aan de hand van fluctuaties in de marktprijs van uur tot uur, die hij volgt via de online veiling.

Logistiek

Meer dan exporteur is Nederland Europa ‘s stapelplaats en doorvoerhaven voor aardolieproducten, chemicaliën en (bulk)goederen. Om alles te kunnen in en uitvoeren heeft Nederland niet alleen een disproportioneel grote zeehaven bij Rotterdam, maar heeft Amsterdam ook een ‘te grote’ luchthaven: na Londen, Parijs en Frankfurt de vierde van Europa. Rotterdam had de eerste volledig automatisch werkende containerterminal en beschikt sinds kort als eerste haven over een containerscanner die voldoet aan alle eisen van de Amerikaanse douane, wat belangrijk is voor een ongehinderde goederenstroom richting de VS.

Behalve veel politiek kunst- en vliegwerk vereist de aanwezigheid van een grote luchthaven vlak bij een miljoenen stad ook heel veel technologische inspanning om ruimtelijke belangenconflicten op te lossen en om de milieubelasting binnen te perken te houden: bewaking van geluids- en emissieniveaus maar ook het beheersbaar houden van industriële rampenrisico’s. Het moment nadert echter waarop de Nederlandse Delta zal besluiten grote stukken Noordzee in te polderen. Nederland is een economische hoge drukpan. Steeds meer andere kustgebieden worden dat ook.

Erwin van den Brink is hoofdredacteur van de Nederlandse editie van Technology Review.

recensies

Klimaatdebat (1996, nr 12)

3 juli 1996 Erwin Van den Brink

BEDRIJFSLEVEN MIST VEEL WETENSCHAPPELIJKE INFORMATIE OVER WERELDMILIEU + FORA NODIG WAAR BEDRIJVEN EN WETENSCHAP ELKAAR ONTMOETEN

KIvI presenteert internationale publikatie

Het Systeem Aarde onder de loep

Het klimaatdebat verhit vooral de gemoederen van politici, wetenschappers en milieubeschermers. Het boek Policy Making in an Era of Global Environmental Change, dat deze week is verschenen, is dan ook vooral bedoeld om beslissers in het bedrijfsleven actiever te betrekken bij de politieke en wetenschappelijke discussie.

– Erwin van den Brink –

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

Milieuvervuiling is niet alleen een technologisch probleem, maar evenzeer een collectief gedragsprobleem en daarnaast op besluitvormingsniveau ook nog eens een communicatie- en informatieprobleem. Veel wetenschappelijke informatie bereikt beslissers in de politiek en in de industrie sterk vervormd – om niet te zeggen misvormd – via de kanalen van de moderne massacommunicatie. Het boek Policy Making in an Era of Global Environmental Change geeft een uitputtend overzicht van de lopende onderzoekprogramma’s en de inmiddels vergaarde kennis en laat daarmee zien dat het vooral gaat om de interactie tussen atmosfeer, oceanen en continenten – het Systeem Aarde. Dat systeem, concludeert het boek, moet integraal worden onderzocht.

Het boek is daarom niet alleen een handvat voor managers om mee te praten over de gevolgen van industrialisatie en verstedelijking, zoals mogelijke klimaatverandering, erosie, vervuiling, vermindering van de biodiversiteit en dergelijke, maar het beoogt tevens de samenwerking tussen politieke beleidmakers en wetenschappers te verbeteren. Het KIvI had een belangrijke inbreng bij de totstandkoming van de publikatie. De aanleiding was de zevende Scheperslezing van het KIvI in 1989 ‘Mondiale milieuveranderingen, wetenschap en techniek’ door twee van de samenstellers van het boek, prof.dr.ir. J.W.M. la Rivière en dr.ir. N. van Lookeren Campagne. Naar aanleiding daarvan hield het KIvI samen met zes andere instituten in 1992 het congres Global Change, dat werd bijgewoond door onder andere koningin Beatrix.

Het nu gepubliceerde boek is uniek omdat het als eerste de complete programmering beschrijft van het onderzoek naar de werking van het Aardsysteem én de maatschappelijke reacties die dat onderzoek oproept. Het in kaart brengen van het Aardsysteem is misschien wel de grootste doelgerichte onderzoekinspanning die de mensheid ooit heeft ondernomen.

Onderzoekprogramma’s

Volgens medesamensteller dr.ir. N. van Lookeren Campagne is de afstand tussen ‘wetenschap’ en ‘bedrijfsleven’ groot: ‘Als het bedrijfsleven betere banden zou hebben met de primaire bronnen van wetenschappelijke informatie, zou het de wetenschappelijke en politieke discussie beter begrijpen en er zelfs aan deelnemen.’ Want Global Environmental Change is behalve wetenschap ook ‘business’. Verzekeringsbedrijven zijn bijvoorbeeld hevig geïnteresseerd in extreme klimaatveranderingen en het effect daarvan op het optreden van stormen, droogte, overstroming en nachtvorst – dit om risico’s te kunnen calculeren.

De stand van het Aarde-onderzoek wordt in voor leken begrijpelijke termen beschreven aan de hand van twee grote onderzoekprogramma’s: het International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP), dat is gestart door de International Council of Scientific Unions (ICSU) waarbij ook de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen is aangesloten, en het World Climate Research Programma (WCRP), dat wordt gesponsord door de ICSU, de World Meteorological Organization (WMO) en de Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC).

Het WCRP, dat is gestart in 1970, is onderverdeeld in zes projecten, waarvan de Tropical Ocean and Global Atmosphere study (TOGA) al opmerkelijke resultaten heeft opgeleverd bij het voorspellen van jaarlijkse klimaatvariaties verband houdend met het zogenoemde El Niño-effect (een jaarlijks terugkerende tijdelijke verhoging van de zeewatertemperatuur in de Stille Oceaan rond de evenaar bij Ecuador en Peru die wereldwijd effect heeft op het klimaat), waardoor boeren kunnen bepalen welk gewas zij het beste kunnen zaaien. Het IGBP is het breedst opgezette programma. Verder zijn er de programma’s Human Dimensions of Global Environmental Change, de drie grote Observation Systems (oceanen, atmosfeer en de landsystemen) en het onderzoek naar de dreigende afname van de diversiteit van levensvormen. Deze activiteiten zijn gestart in het begin van de jaren negentig.

Zes interviews

Het tweede deel van het boek schetst de acties die de laatste 25 jaar op vooral intergouvernementeel niveau zijn genomen naar aanleiding van de onderzoekresultaten (van de VN-conferentie in Stockholm in 1972 tot de ‘Rio’-conferentie van de VN in 1992). Tot slot geven zes (ex-)captains of industry hun zienswijze op het een en ander. In die interviews zit een aantal gemeenschappelijke waarnemingen.

Een kostenverhogende ecotax is in aanleg nadelig voor de export, maar de geschiedenis toont aan dat dergelijke maatregelen dwingen tot het ontwikkelen van nieuwe technologie. Een strenge milieupolitiek heeft Japan in de internationale concurrentie geen windeieren gelegd, signaleert bijvoorbeeld ir. Niek Ketting, voorzitter van de Samenwerkende Elektriciteits Producenten (Sep) en lid van de Eerste Kamer. Daarbij behoort de opbrengst van een ecotax te worden ’teruggeploegd’ in de economie, meent Emile van Lennep, voormalig secretaris-generaal van de Oeso en Minister van Staat.

Vooralsnog echter hebben regeringen juist de neiging om te snijden in hun uitgaven voor onderzoek. ‘Ik zou niet tegen een belasting op energie zijn als de opbrengsten daarvan maar gebruikt zouden worden voor onderzoek naar en ontwikkeling van nieuwe energiebronnen’, stelt ir. Olivier van Royen, voormalig bestuursvoorziter van Hoogovens. ‘Maar het probleem is dat er zo weinig ingenieurs in de politiek zitten. Niet dat je de samenleving als een machine zou kunnen besturen, maar het ontbreekt politici aan inzicht in de mogelijkheden van technologie.’

Een besparing op het energieverbruik van 75 % is haalbaar, aldus ir. Huub van Engelshoven, president van het KIvI. ‘Als overheid en bedrijfsleven investeren in technologie die het energieverbruik met 2 % per jaar verlaagt, zullen we 70 % hebben bespaard in 2030’ – mits regeringen niet langer bezuinigen op hun onderzoekbudgetten.

De uitgestrekte plattelandsgebieden in de Wereld kunnen veel beter op huiselijke schaal fotovoltaïsch worden geëlektrificeerd dan via een grootschalig net dat wordt gevoed door centrales. In Indonesië gebeurt dat al, China is nog grotendeels onontgonnen gebied. ECN-directeur prof.dr.ir. Harry van den Kroonenberg heeft grote verwachtingen van de fotovoltaïsche elektrificatie van de Derde Wereld.

Wat technologisch geen zoden aan de dijk zet maar juist wel veel meer direct effect sorteert, is bijvoorbeeld het planten van bomen ergens anders in de Wereld om bij te dragen aan de CO₂-reductie. De Sep en Shell hebben dat gedaan.

Gedragsverandering

De wat tegendraadse samenvatting van deze zienswijzen komt van dr. Pieter Winsemius, directeur bij McKinsey, voorzitter van Natuurmonumenten en voormalig minister van VROM. Met zijn bijdrage wordt de serie interviews afgesloten. Vrij vertaald zegt hij: iedereen is het met elkaar eens dat iets moet worden ondernomen tegen de toenemende uitstoot van broeikasgassen en de uitputting van delfstoffen en energievoorraden, maar van feitelijke verandering is maar heel weinig te merken. Winsemius diept een aspect uit dat ook door de overige geïnterviewden al is aangekaart, namelijk dat vooral wordt gehamerd op het belang van alsmaar meer nieuwe technologie, terwijl de werkelijke oplossing misschien juist wel uit de hoek van de sociale wetenschappen moet komen – waar men zich tot nu toe tamelijk gedeisd houdt als het gaat om het klimaatdebat.

Om gedragsverandering te versnellen moeten we inzicht hebben in de menselijke drijfveren. Winsemius grijpt daarbij terug op de hiërarchie der menselijke behoeften zoals die is geformuleerd door de Amerikaanse psycholoog Abraham Maslow. De eerste behoefte is fysiek: voeding, huisvesting en dergelijke. De tweede is veiligheid en zekerheid. De derde is erkenning door anderen. De vierde is zelfrespect en de vijfde is zelfverwerkelijking. Een volgende trede in Maslow’s hiërarchie kan pas worden genomen wanneer de voorgaande behoeften zijn bevredigd.

Winsemius meent dat deze individuele drijfveren ook gelden voor de samenleving. De samenleving als geheel is nog te veel gepreoccupeerd met vervulling van basale behoeften om zich al te druk te maken om milieu zoals wij dat definiëren, onder meer in onze bezorgdheid over het broeikaseffect. In grote delen van de Wereld is milieuzorg: zorgen dat je schoon drinkwater hebt zodat je niet ziek wordt. Door die strijd om het bestaan zijn grote delen van de mensheid nog niet toe aan zaken zoals duurzame energie.

Daarmee brengt Winsemius de kwestie van de klimaatverandering weer onder in het Noord-zuid-debat over de ongelijke verdeling in de Wereld van natuurlijke hulpbronnen. De auteurs schrijven in hun inleiding dat zij die dimensie in het boek verder doelbewust buiten beschouwing laten, omdat het onderwerp anders te veelomvattend zou worden.

(BIJSCHRIFTEN)

(BIJ DIA ZONNEPANELEN)

Zonne-energie, maar dan fotovoltaïsch op huiselijke schaal, is de beste optie om de plattelandsgebieden in de Derde Wereld te elektrificeren.

(Foto’s: Sunshine, Almere)

(BIJ DIA BOMEN)

Een direct positief effect op het mondiale klimaatsysteem heeft het planten van bomen om bij te dragen aan CO₂-reductie; op de foto ontbossing in het Amazone-gebied.

(BIJ DIA DAME IN KROTTENWIJK)

Voor het grootste deel van de wereldbevolking is zorg om het milieu geen prioriteit; Pieter Winsemius brengt het klimaatdebat in verband met de ongelijke welvaartsverdeling in de Wereld.

(KADER)

Bestellen boek

Policy Making in an Era of Global Environmental Change (door: R.E. Munn, J.W.M. la Rivière en N. van Lookeren Campagne m.m.v. ir. Joost van Kasteren en met bijdragen van specialisten uit binnen- en buitenland) is uitgegeven door Kluwer Academic Publishers (ISBN 0 7923 4072 8). Het boek is gesponsord door Shell, Hoogovens, TNO, ECN, DSM, Akzo Nobel, Rabobank, Avebe, BSO/Origin, Vredestein, KNP BT, Nedlloyd, Hoechst, General Electric Plastics, de Stichting Centraal Instituut voor de Industrie (CIVI) en de Sep. Medewerking verleenden de Stichting Maatschappij en Onderneming (SMO), De Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen (HMN), het Koninklijk Genootschap voor Landbouwwetenschap (KGvL), het KIvI, de KNAW en de Nederlandsche Maatschappij voor Nijverheid en Handel.

Het boek is verkrijgbaar door storting van 86 gulden per exemplaar op postbankrek.nr. 2982355 van KIvI-publikaties te Den Haag onder vermelding van ‘Policy making’. Geef het gewenste aantal exemplaren op, uw KIvI- of NIRIA-lidmaatschapsnummer en naam, adres en woonplaats. Het is ook tegen contante betaling af te halen bij het KIvI, Prinsessegracht 23, Den Haag (9.00-17.00 uur).

Artikelen

Het klimaatdebat bij het KIVI in 1996 (deel 2, de beraadslagingen van de deskundigen)

8 mei 1996 Erwin Van den Brink

klimaatdebatComb3

OOK VÓÓR 1860 VERANDERINGEN IN TEMPERATUUR + SINDSDIEN 0,5 °C WARMER + INFRAROODABSORPTIEBAND CO₂ NOG NIET VERZADIGD + OF TOENAME CO₂ ANTROPOGEEN IS, STAAT ABSOLUUT NIET VAST + SAMENLEVING KWETSBAAR VOOR SNELLE KLIMAATVERANDERINGEN

Groot CO₂-debat aan vooravond verschijning Klimaatnota

Broeikaseffect geen probleem maar uitdaging

Fundamentalisme in de discussie over het broeikaseffect vertroebelt het uitzicht op technologische vernieuwing. Of het nu 1 °C of 2 °C warmer wordt en of de zeespiegel nu 10 cm of 20 cm stijgt, maakt in wezen niet zo veel uit. De Wereld heeft behoefte aan nieuwe duurzame energiebronnen en nieuwe technieken om de energie-efficiëntie te verhogen.

– Ir. Joost van Kasteren –

De auteur is free-lance journalist.

Met de conclusie dat het in wezen gaat om de noodzaak van ‘schone energie’, konden de deelnemers aan het CO₂-debat van De Ingenieur zich in grote lijnen verenigen. Niet eens was men het over de vraag of Nederland vergaande doelen moet nastreven voor het terugdringen van de CO₂-uitstoot. Wel over de aanbeveling dat het kabinet beter in kan zetten op een innovatie-scenario dan op een doem-scenario.

Het was een bijzonder debat op die steenkoude middag van 26 maart 1996 in de Presidentskamer van het KIvI-gebouw in Den Haag. Anders dan bij eerdere gelegenheden kenmerkte dit broeikasdebat zich door een evenwichtige uitwisseling van argumenten, zoals dr. Egbert van Spiegel treffend opmerkte. Van Spiegel, voormalig directeur-generaal van het Wetenschapsbeleid, zat erbij als ‘geïntrigeerd buitenstaander’.

Argumenten gingen over en weer, maar het bleven argumenten en werden zelden of nooit emoties. Alleen in het begin even, toen de geloofwaardigheid van het International Panel on Climate Change (IPCC) ter discussie werd gesteld. Het IPCC heeft in januari 1996 laten weten dat de mens een waarneembare (discernable) invloed uitoefent op de gemiddelde temperatuur op Aarde.

Volgens prof.dr. Frits Böttcher, emeritus hoogleraar theoretische fysica en chemie aan de RU Leiden, geeft het IPCC niet de stand van de wetenschap weer, maar de visie van een besloten club van wetenschappers en ambtenaren, die een open discussie met andersdenkenden vermijdt. Daarbij zwaait hij met een recente uitgave van het European Science and Environment Forum met als titel The Global Warming Debate, waarin het IPCC nogal fel wordt aangevallen.

Prof.dr. Jan Kommandeur, emeritus hoogleraar aan de RU Groningen en auteur van het artikel ‘Over geloof en weten in het CO₂-debat’ in dit nummer van De Ingenieur, erkent dat het IPCC vrij sterk naar één kant leunt bij het interpreteren van gegevens met betrekking tot het broeikaseffect. Voor Van Spiegel is dat aanleiding om te pleiten voor een open wetenschappelijk debat over het broeikaseffect, bijvoorbeeld onder auspiciën van de Koninklijke Academie van Wetenschappen.

Met algemene stemmen wordt voor het moment besloten om niet te gaan discussiëren over de geloofwaardigheid van het IPCC, maar om te proberen zo veel mogelijk uit te gaan van de nu bekende feiten.

Beschaafde schermutselingen

De discussie begint, vanzelfsprekend zouden we bijna zeggen, op het fysisch-chemische vlak. Wat is de temperatuur van de Aarde, wat is daarin de rol van CO₂, in hoeverre is die veranderd en hoe zeker weten we dat. Daarna volgen enkele beschaafde schermutselingen over klimaatmodellen en hun relevantie. Verschillen van inzicht blijven bestaan, maar staan het daaropvolgende debat over de maatschappelijke gevolgen van het broeikaseffect niet in de weg; met de al vermelde conclusie dat Nederland het best kan insteken op verregaande energiebesparing en het ontwikkelen van duurzame energiebronnen.

Het debat begint met de geruststellende mededeling van voorzitter dr. Kees Le Pair, directeur van de Stichting voor de Technische Wetenschappen (STW), dat hij niemand van de aanwezigen zal vragen om op te treden als referee bij het beoordelen van een onderzoekproject over het broeikaseffect. ‘Omdat we geen van allen zelf aan het front van wetenschappelijk onderzoek op dit gebied werken, zijn we allemaal secundaire waarnemers. Dat neemt overigens niet weg dat we er zinvol over kunnen discussiëren.’

Halve graad in 100 jaar

De eerste vraag die aan de orde komt, is of de gemiddelde temperatuur van de Aarde is gestegen. Le Pair en Van Spiegel vragen zich af wat de fysische betekenis is van de luchttemperatuur. Als we de Aarde beschouwen als een goed geleidende bol, zou de gemiddelde temperatuur 5 °C zijn. Geleidt de Aarde helemaal niet, dan krijg je verschillen die uiteenlopen van -273 °C aan de polen tot +120 °C aan de evenaar. Kun je eigenlijk wel iets zinnigs zeggen over de gemiddelde temperatuur van de Aarde en over de verdeling daarvan?

Dr. Aad van Ulden, hoofd Atmosferisch Onderzoek bij het KNMI, zegt dat er sinds 1860 voldoende rechtstreekse temperatuurmetingen beschikbaar zijn om de verandering in de gemiddelde temperatuur van de Aarde nauwkeurig te kunnen bepalen. Daarbij gaat het om de temperatuur op 1,5 m hoogte. Het blijkt dat in die periode de temperatuur ongeveer 0,5 °C (0,3…0,6 °C) is gestegen.

Böttcher stelt dat zich ook vóór 1860 veranderingen hebben voorgedaan in de temperatuur op Aarde, waarschijnlijk nog wel groter dan 0,5 °C (zie kader ‘Waarom Groenland Groenland heet’). Die metingen zijn echter veel minder nauwkeurig, pareert Van Ulden. Bovendien weet je niet, aldus prof.dr.ir. Pier Vellinga, hoogleraar en directeur van het Instituut voor Milieuvraagstukken van de VU Amsterdam, of die veranderingen zich wereldwijd hebben voorgedaan of alleen in bepaalde regio’s. Desondanks kan iedereen zich vinden in de constatering van Böttcher dat de gemiddelde temperatuurstijging met 0,5 °C ook een natuurlijke oorzaak kan hebben.

Wat zich minder makkelijk laat verklaren is, aldus Van Ulden, dat de temperatuur in de troposfeer stijgt en tegelijkertijd daalt in de lage stratosfeer. Dat klopt met de berekeningen die zijn gedaan met klimaatmodellen. Dat is geen bewijs, erkent hij, maar het wijst wel in de richting van atmosferische veranderingen door de uitstoot van broeikasgassen. Want als de troposfeer opwarmt doordat ze meer door de Aarde uitgestraald infrarood absorbeert, dan komt navenant minder infrarode straling terecht in de stratosfeer, die dan dus afkoelt. De afkoeling van de stratosfeer zou een bevestiging kunnen zijn voor de stelling dat de opwarming van de troposfeer een gevolg is van het versterkte broeikaseffect.

Vellinga voegt eraan toe dat het broeikaseffect ook niet strijdig is met fysische principes. Integendeel zelfs; al in de vorige eeuw kon de chemicus Arrhenius aannemelijk maken dat een verhoging van de concentratie koolstofdioxide leidt tot verhoging van de temperatuur. Ook de concentratie CO₂ is toegenomen, daar is aldus Kommandeur geen twijfel over mogelijk. De vraag is alleen of dat door menselijk toedoen is gebeurd.

Verstoring stralingsbalans

De vraag is wat het effect is van de waargenomen toename. Daarbij wordt in eerste instantie gekeken naar de verstoring van de stralingsbalans in de aardatmosfeer. ‘Dat is het best bekende onderdeel van het klimaatsysteem’, stelt Van Ulden. ‘Bovendien is het niet gebaseerd op aannamen, maar op first principles, wetmatigheden die in laboratoriumexperimenten zijn bevestigd.’

Böttcher wijst erop dat volgens de Britse onderzoeker Barrett waterdamp veel belangrijker is als verklarende variabele voor de waargenomen temperatuurstijging. Andere gassen zijn methaan, waarvan de produktie verdubbeld zou zijn als gevolg van een uitbreiding van rijst- en veeteelt, en de inmiddels verboden CFK’s.

Dat waterdamp een dominante factor is, zal niemand ontkennen, aldus Van Ulden. Zonder waterdamp geen broeikas en dus ook geen leven op Aarde. Volgens enkele deelnemers aan de discussie is de invloed van waterdamp autonoom en dus niet door menselijk handelen te beïnvloeden. Een overmaat aan waterdamp zou vanzelf condenseren. Anderen menen dat die veronderstelde autonomie niet geheel bewezen is als gevolg van de onzekerheid in klimaatmodellen.

Barrett blijkt weinig aanhangers te hebben. Daarmee is, volgens voorzitter Le Pair, overigens niet gezegd dat de waterdamphypothese onderuit is gehaald. Ook hier geven de modellen geen uitsluitsel. De conclusie is dat Barrett eerst maar eens een goed wetenschappelijk artikel moet publiceren met zijn theorie en bevindingen, dat dan vervolgens op Popperiaanse wijze op het aambeeld kan worden gelegd.

Verzadiging

Dan is er nog de suggestie dat de CO₂-spectraalband ‘verzadigd’ zou zijn. De aanwezige CO₂ zou reeds het door de Aarde uitgestraald infarood in het gebied tussen 13,7 micrometer en 16 micrometer tegenhouden; nog meer CO₂ zou het broeikaseffect niet verder versterken.

In het artikel van Kommandeur wordt al aangegeven dat die veronderstelling niet juist is. Het verloop van de absorptie over het spectrum heeft de vorm van een klok. Zelfs als een spectraallijn verzadigd zou zijn, blijft er nog een zekere mate van absorptie bestaan aan de flanken van het spectrum (13,7 micrometer en 16 micrometer). In het debat wordt deze stelling niet meer betwist.

Ook over de rol van methaan als broeikasgas is nog even gesproken. Het greenhouse warming potential (GWP) van dit gas, dat vrijkomt uit moerassen, rijstvelden en koeiekonten, is groter dan dat van CO₂. Het GWP wordt echter vastgesteld per eenheid van thans uitgestoten massa broeikasgas. Aangezien de uitgestoten massa CO₂ veel groter is dan die van methaan, draagt de toename van CO₂ ongeveer drie keer zoveel bij aan de huidige stralingsforcering als de toename van methaan, aldus Van Ulden. Bovendien neemt het relatieve belang van CO₂ in de toekomst toe; het verschil in bijdrage aan de broeikas wordt dus alleen maar groter.

Lachgas (N₂O) en CFK’s blijken ‘pro memorie’-posten. In dit debat wordt er in ieder geval niet verder op ingegaan.

De vraag is wat er gebeurt als de stralingsbalans verandert. Om dat in kaart te brengen heeft men zijn toevlucht genomen tot klimaatmodellen; modellen die de aardatmosfeer beschrijven. Als je de hoeveelheid CO₂ verdubbelt in die modellen en je houdt rekening met het effect van waterdamp, dan neemt de temperatuur toe met 2…3 °C. De recht-toe-recht-aan fysica van de stralingsbalans wordt echter danig verstoord door allerlei terugkoppelingen, zoals wolkenvorming, opname van warmte in oceanen en verandering van de albedo van de Aarde, de reflectie.

Böttcher wijst erop dat er bijvoorbeeld ook geen rekening wordt gehouden met aanpassingen in de vegetatie. Een verhoging van het koolstofdioxide-gehalte in de atmosfeer zal ongetwijfeld leiden tot extra opslag in planten en bomen. Daarnaast is er de opslag van CO₂ in oceanen, zowel in oplossing als via plankton en de vorming van kalk. Vaak worden deze als missing sink opgevoerd, maar erg veel bewijs is daar niet voor.

De vraag blijft, aldus voorzitter Le Pair, of we alle sinks wel kennen. ‘De aardatmosfeer bevat 750 gigaton CO₂, waarvan jaarlijks 550 gigaton in- en uitstroomt. Het aandeel van de mens in die instroom is minder dan 2 %. Daarvan levert Nederland dan weer ongeveer 1 %. De sources en sinks van de overige 98 % zijn bij lange na niet nauwkeurig bekend. Of de toename van CO₂ antropogeen is, is dan ook, aldus de voorzitter, absoluut geen vaststaand feit. Verder moet je rekening houden met het feit dat als de partiële druk van CO₂ in de atmosfeer stijgt, de opslag in oceanen en vegetatie waarschijnlijk ook toeneemt.

Missing sink

Vellinga gelooft niet dat de missing sinks een gemakkelijke uitweg vormen. Hij benadert de zaak van de andere kant. In de loop van vele miljoenen jaren is er koolstof opgeslagen in de vorm van olie, gas en steenkool. Op dit moment wordt die koolstof versneld teruggeleverd aan de atmosfeer. Een deel daarvan wordt inderdaad opgeslagen in allerlei sinks, zoals oceanen en vegetatie, maar die opslagcapaciteit is niet onbeperkt. Vellinga: ‘Ik vraag me ook af of die blijvend is. Met meer CO₂ in de atmosfeer groeien bomen weliswaar sneller, maar te zijner tijd neemt ook de decompositie (verrotting) toe en neemt de rol van vegetatie als sink voor koolstof weer af.’

Al met al blijkt de voorspellende waarde van modellen beperkt te zijn. Er zitten vele aannamen in, aldus discussieleider Le Pair, dus over de uitkomsten mag je best discussiëren. Het enige dat je kunt concluderen is dat een verdubbeling van CO₂-gehalte zal leiden tot een extra warmte-absorptie van ongeveer 4 watt per m² aardoppervlak.

Verstoring

Afgezien van de vraag of de verdubbeling van het CO₂-gehalte ook op zal treden, is de vraag of je mag verwachten dat een verandering van de stralingsbalans met een paar watt zal leiden tot een verstoring van het klimaat, preciezer geformuleerd, een significante verstoring.

Het lijkt er wel op. De natuurlijke variaties in de stralingsbalans, bijvoorbeeld als gevolg van vulkaanuitbarstingen, bedragen gemiddeld over een tiental jaren niet meer dan 1 Wm^-2. Een verdubbeling van de CO₂-concentratie leidt tot een extra warmte-absorptie van 4 Wm^-2.

Van Ulden concludeert hieruit dat een verdubbeling van het CO₂-gehalte een significante verstoring van het klimaat met zich meebrengt. ‘Wil het systeem weer in evenwicht komen, dan is een stijging van de temperatuur aan het aardoppervlak nodig van 1,2 °C. Houd je ook nog rekening met de bijbehorende toename van de concentratie waterdamp, dan kom je uit op een temperatuurstijging van 2 °C. Historisch gezien zijn dat geen kleine veranderingen.’

Dijken hoger

Hoe erg is dat? Volgens Kommandeur levert dat een verwachte stijging van de zeespiegel op in de orde van 20 cm. Niet iets om van achterover te vallen, maar Vellinga vindt dat wat te simpel. ‘Op de verwachte stijging van de zeespiegel kunnen we in Nederland wel anticiperen’, zegt hij. ‘Dat gebeurt ook al. Bij de verhoging van de rivierdijken en bij de stormvloedkering in de Waterweg is de verwachte stijging al meegenomen in de kansberekeningen. Het punt is echter dat temperatuurveranderingen ook kunnen leiden tot veranderingen van atmosferische druk, depressiebanen, windrichting en windkracht. Die zijn veel moeilijker te voorspellen, maar ze hebben wel effect op ontstaan en hoogte van stormvloeden. De toenemende verdamping leidt waarschijnlijk tot een intensivering van de hydrologische cyclus. Daardoor zal het ’s winters meer gaan regenen en neemt ook de intensiteit van de neerslag toe. Heviger buien dus en dat betekent hogere rivierafvoeren in de winter.’

Van Ulden wijst op de vermindering van het sneeuwoppervlak in de Alpen. Dat is niet alleen vervelend voor wintersporters, maar houdt ook in dat de waterbuffer in de Alpen kleiner wordt. Dat betekent weer dat de waterafvoer in de zomer kleiner wordt, met alle gevolgen vandien voor de scheepvaart in droge zomers.

In feite komt het erop neer, aldus Vellinga, dat we ons leven en ons land hebben ingericht op bepaalde gemiddelde verwachtingen over regenval, waterstanden en luchtstromingen. De vraag is of we daarop kunnen blijven vertrouwen of dat er veranderingen op zullen treden. Als bijvoorbeeld de Golfstroom zou gaan haperen, kunnen we, met een periodiciteit van enkele decennia, afwisselend een Zuidfrans klimaat en een Scandinavisch klimaat verwachten.

Van Ulden constateert dat we sowieso naar een ander klimaat gaan, al dan niet onder invloed van het broeikaseffect. ‘Of dat een goed of slecht klimaat is, doet niet ter zake; het klimaat laat zich niet vangen in een waarde-oordeel. Waar het om gaat is dat we kwetsbaar zijn voor snelle veranderingen.’

Van Ulden: ‘Daarbij gaat het niet alleen over dijkhoogten en maatgevende waterstanden. Wereldwijd zijn en worden agrarische systemen geoptimaliseerd op gemiddelde klimatologische omstandigheden. Veranderen die snel, dan kunnen mensenmassa’s gaan schuiven. Je krijgt volksverhuizingen waarbij de huidige stromen vluchtelingen nog zullen verbleken.’

Vellinga: ‘Je zou kunnen zeggen dat een eventuele verandering van klimaat leidt tot herverdeling van kosten en baten van het weer; met dien verstande dat een klimaatverandering in eerste instantie leidt tot kostenverhoging, onder meer in de vorm van misoogsten en overstromingen. Eventuele baten kunnen waarschijnlijk pas veel later worden gerealiseerd. Als het klimaat tenminste niet blijft veranderen.’

Maldiven

Voor Nederland is de verwachte stijging van de zeespiegel niet heel dramatisch. Voor een aantal eilandstaten zoals de Maldiven en de Seychellen, maar ook voor een land zoals Bangladesh ligt dat heel anders. Is er iets bekend over de omvang van het probleem; over hoe veel mensen gaat het bijvoorbeeld?

Naar aanleiding van die vraag ontstaat een discussie over morele aspecten. Vellinga vindt verplaatsen een verkeerd uitgangspunt, een vorm van technocratisch denken. ‘Als je alleen al kijkt naar de ellende die de ontruiming van die paar huizen op Schokland teweegbracht, dan kun je dat mensen niet aandoen.’

Böttcher is het daar niet helemaal mee eens. Hij trekt een vergelijking met het sluiten van de kolenmijnen in West-Europa: heel vervelend, zeker voor de betrokkenen, maar het laat zien dat mensen voldoende veerkracht hebben om ergens anders opnieuw te beginnen. Böttcher: ‘Het zou een enorme operatie zijn om 8 miljoen mensen te verhuizen’, zegt hij, ‘maar het is niet onmogelijk.’

Moreel verplicht

Vellinga vindt dat er een essentieel verschil is tussen een aardbeving en het broeikaseffect. Het broeikaseffect wordt namelijk door mensen veroorzaakt en wel in het bijzonder door de landen van de Oeso en Oost-Europa. Vellinga: ‘Omdat wij het systeem verzieken, zouden de mensen in Bangladesh en de Maldiven moeten verhuizen. Alleen dat al zou voldoende reden moeten zijn om de uitstoot van koolstofdioxide in de geïndustrialiseerde landen verregaand te verminderen. We zijn er als het ware moreel toe verplicht.’

Voorzitter Le Pair wil de discussie toch wat pragmatischer houden en vraagt zich af hoe relevant de Nederlandse bijdrage is op wereldschaal. ‘Nederland draagt 1 % bij aan de uitstoot van koolstofdioxide als gevolg van het verstoken van fossiele energie. Stel dat we dat met 10 % verminderen, dan is dat nog niets, vergeleken met de totale uitstoot in de Wereld.’

Vellinga erkent dat de bijdrage van Nederland gering is, zeker vergeleken met de te verwachten bijdrage van bijvoorbeeld China, dat massaal op steenkool overstapt. ‘Waar het om gaat is echter dat wij per hoofd van de bevolking veel meer CO₂ produceren. Op dit moment is dat in Nederland 3,5 ton per jaar, terwijl de uitstoot in China 0,3 ton per hoofd van de bevolking is. Stel dat de uitstoot per hoofd groeit met 7 % per jaar, dan zitten ze over twintig jaar op 1,2 ton per jaar. Als wij de uitstoot gelijk weten te houden, produceren we per hoofd nog bijna drie keer zo veel. Het is dus niet juist om niets te doen en ondertussen naar China te wijzen.’

Böttcher vindt ook dat we verplicht zijn om er iets aan te doen, maar uiteindelijk gaat het volgens hem toch om de totale hoeveelheid CO₂. We moeten ons niet in allerlei bochten gaan wringen om alleen hier de uitstoot met een paar procent omlaag te brengen. Dat levert niets op. We hoeven geen gidsland te zijn op CO₂-gebied.

Dominee of koopman

Het argument van de rechtvaardige verdeling, zeg maar het argument van de dominee, blijkt te mager als basis voor actie. Meer bijval is er voor het ‘argument van de koopman’, zoals verwoord door dr. Gerda Dinkelman, politicologe en werkzaam bij de afdeling Beleidsstudies van het ECN. Ze promoveerde eind 1995 op een beleidsanalyse van de verzuring en van het broeikaseffect.

Volgens Dinkelman is er een essentieel verschil tussen het verzurings- en het broeikasbeleid. Terugdringen van de verzuring, zo zegt ze, kost geld. Rookgassen moeten worden gereinigd, auto’s worden voorzien van een katalysator. Terugdringen van de uitstoot van koolstofdioxide daarentegen levert geld op, namelijk in de vorm van energiebesparing. Opslag van CO₂ daarentegen kost alleen maar geld.

Het stimuleren van energiebesparing kan, zo meent Dinkelman, de aanzet vormen tot de ecologische modernisering van de Nederlandse economie; het opnieuw doordenken van processen en produkten met als leidraad het zo min mogelijk belasten van het milieu. Die ecologische modernisering kan ons op wat langere termijn geld opleveren in de vorm van schone, energiezuinige produkten en processen.

Van Spiegel, als DG Wetenschapsbeleid indertijd verantwoordelijk voor het verschijnen van de Innovatienota, springt er meteen op in. ‘Ik weet nog hoe veel moeite het indertijd kostte om mensen ervan te overtuigen dat je gebruik moest maken van je comparatieve voordelen’, zegt hij. ‘Ik denk dat ecologische modernisering Nederland zo’n comparatief voordeel kan verschaffen.’

Dominee en koopman

De belangen van de koopman en de normen van de dominee blijken dus aardig parallel te lopen; zoals vaker in Nederland overigens. De vraag is hoe je dat zou moeten invullen in een CO₂-beleid. Er moet geïnvesteerd worden, maar waarin. In de ontwikkeling van nieuwe, energiezuinige technologie, of in de modernisering van de kolencentrales in China met bestaande technologie?

Vellinga voelt wel iets voor een benadering over beide sporen. Nederland zou een deel van zijn geld kunnen investeren in het ‘up to date’ maken van de kolencentrales in China. Het merendeel zou gestoken moeten worden in technieken en systemen die de CO₂-uitstoot in Nederland op de lange termijn terug moeten brengen tot 1 ton per hoofd per jaar. Die technieken en systemen zouden we te zijner tijd weer naar Zuidoost-Azië kunnen exporteren.

Van Ulden voelt niet zo voor een tweesporenbeleid. Volgens hem moeten we investeren in maatregelen die op de langere termijn een echte mondiale oplossing bieden. Het lijkt daarom beter om ons geld te zetten op de ontwikkeling van nieuwe technieken en systemen, zodat die over twintig, dertig jaar ingezet kunnen worden. Niet alleen bij ons, maar ook in China.

Regeringsnota

Kommandeur wil het debat naar de actualiteit trekken en vindt Van Spiegel aan zijn zijde. ‘Ik verplaats me even in de regering’, zegt Kommandeur. ‘Dan sta ik voor het probleem dat ik een CO₂-nota moet schrijven. Wat moet daarin?’

Hij geeft zelf het antwoord. ‘Kern van het CO₂-beleid is kalm aan met energie. Het energieverbruik moet omlaag en de efficiëntie moet omhoog, omdat daardoor de brandstofvoorraden langer mee gaan; omdat het technologie oplevert die we kunnen exporteren en – als laatste – omdat daardoor de uitstoot van CO₂ vermindert.’ Zeg maar de no regret-aanpak, ofwel de dingen doen die je toch al wilde doen, met wat meer nadruk op energiebesparing.

Ook Van Spiegel voelt voor een dergelijke instrumentele aanpak; inzetten op technologie voor verbeteren van de energie-efficiëntie. ‘Ik zie meer heil in een innovatiestrategie dan in een ideologisch-ethisch getinte aanpak. Als je mensen voor een uitdaging stelt, maak je een hele hoop creatieve energie los.’

Voor Vellinga maakt het eigenlijk niet zo veel uit of je inzet op een ideologisch-ethische strategie of een innovatiestrategie. ‘Als er eindelijk maar eens iets zou gebeuren. Wat mij hindert is de traagheid van onze maatschappelijke structuren; er kan veel meer dan we nu doen. Dus laten we ophouden met fundamentalistische discussies en een keer echt beginnen.’

(BIJSCHRIFTEN)

(BIJ OPENINGSFOTO VAN RONDE TAFEL; DIA’S BIJ COVER INGELEVERD)

Discussie op 26 maart in het KIvI-gebouw. In tegenstelling tot eerdere openbare bijeenkomsten kregen hier emoties niet de overhand. V.l.n.r.: ………………………….

(Foto’s: Michel Wielick, Amsterdam)

(QUOTES BIJ PORTRETTEN)

‘We gaan hoe dan ook naar een ander klimaat, al dan niet onder invloed van het broeikaseffect’, Van Ulden

‘Omdat wij het systeem verzieken, zouden de mensen in Bangladesh en de Maldiven moeten verhuizen?’, Vellinga

‘Een verhoging van het koolstofdioxide-gehalte in de atmosfeer zal ongetwijfeld leiden tot extra opslag in planten en bomen’, Böttcher

‘Ik zie meer heil in een innovatiestrategie dan in een ideologisch-ethisch getinte aanpak’, Van Spiegel

‘Terugdringen verzuring kost alleen maar geld; terugdringen CO₂ levert daarentegen geld op in de vorm van energiebesparing’, Dinkelman

‘Kern van het CO₂-beleid is: kalm aan met energie. Omdat het exporttechnologie oplevert en – als laatste – omdat zo de uitstoot van CO₂ vermindert’, Kommandeur

‘De mens zorgt voor minder dan 2 % van de CO₂-instroom. De sources en sinks van de overige 98 % zijn bij lange na niet nauwkeurig bekend. Of de toename van CO₂ antropogeen is staat dus absoluut niet vast’, Le Pair

(KADER IN TEKST ONDER TUSSENKOP ‘HALVE GRAAD IN 100 JAAR’)

Waarom Groenland Groenland heet

Ook na de laatste IJstijd hebben zich veranderingen voorgedaan in temperatuur, aldus Böttcher. In de Middeleeuwen heeft Europa een klimaat-optimum gekend, waarbij zelfs in Groot-Brittannië wijngaarden bestonden. In die periode was Groenland groen. Later kregen we te maken met een kleine IJstijd.

Deze natuurlijke temperatuurvariaties zijn een stuk hoger dan 0,5 °C. Bovendien deden ze zich voor in perioden waarin er nog geen CO₂-uitstoot was als gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen.

Böttcher wijst er verder op dat twee Deense meteorologen een correlatie hebben aangetoond tussen temperatuurverloop en variaties in zonnevlekken over de laatste twee eeuwen. Die variaties zijn ruim voldoende om ook de temperatuurstijging van 0,5 °C in de afgelopen honderd jaar te verklaren. Het punt is dat er geen duidelijk fysisch verband bekend is tussen zonnevlekken en temperatuur.

Overigens hebben zich in het grijze verleden perioden voorgedaan waarin de concentratie CO₂ veel hoger was dan nu, zonder dat het klimaat uit de hand liep, althans voor zover valt af te leiden uit fossiele bronnen.

(KADER ONDER TUSSENKOP ‘VERZADIGING’)

Geluk of wijsheid

Hoe betrouwbaar zijn de klimaatmodellen eigenlijk, vraagt Van Spiegel zich af. In hoeverre zitten er allerlei aannamen en kunstgrepen in om te voorkomen dat ze ‘uit de hand’ lopen. En als dat zo is, kun je er dan nog voorspellingen mee doen?

Böttcher vindt van niet, zeker niet over een periode van honderd jaar, zoals het IPCC doet. Zulke voorspellingen zijn veel te voorbarig. Kommandeur valt hem bij. Hij heeft ervaring met eiwitmodellen, die veel nauwkeuriger zijn beschreven dan het klimaat. Zelfs bij die modellen doen zich rare verschijnselen voor. Een klimaatberekening heeft waarschijnlijk een chaotisch karakter, zegt hij, net als weermodellen. Dat betekent dat kleine fouten in de aanvang van een berekening zich exponentieel voortplanten en uiteindelijk onzin genereren. Dat komt door de niet-lineariteit van de berekening en door het voorkomen van tegen- en meekoppelingen. Een eis aan een klimaatmodel moet zijn dat de uitkomsten fysisch inzichtelijk zijn.

Van Ulden ontkent niet dat de huidige klimaatmodellen in een aantal opzichten rammelen. Toch zijn ze inmiddels wel zo ver ontwikkeld dat ze een klimaat genereren dat overeenkomt met het huidige klimaat; niet alleen globaal, maar ook regionaal, bijvoorbeeld met betrekking tot de neerslagverdeling op Aarde. Hebben ze daarmee ook enige voorspellende waarde? Vellinga meent van wel. ‘De modellen voor het wereldklimaat zijn ook gebruikt om te voorspellen wat het effect zou zijn van de uitbarsting van de vulkaan Pinatubo op de Filipijnen. Daaruit bleek dat de temperatuur tijdelijk met 0,5 °C zou dalen. Dat is ook gebeurd. Hetzelfde geldt voor het voorspellen van de effecten van El Niño (de periodiek terugkerende warme golfstroom voor de kust van Peru, JvK). Volgens mij mag je die modellen best gebruiken om voorspellingen te doen.’

Van Ulden relativeert het vertrouwen dat Vellinga in de klimaatmodellen stelt. ‘Gezien de traagheid van klimaatsystemen is het mij een raadsel hoe die 0,5 °C temperatuurdaling heeft kunnen kloppen. Ik denk dat een toevallige natuurlijke klimaatfluctuatie ook tot een ander netto resultaat had kunnen leiden.’ Meer geluk dan wijsheid dus dat de voorspelling uitkwam.

Verder wil Van Ulden erop wijzen dat de voorspellingen van het optreden van El Niño niet gedaan zijn met klimaatmodellen maar met behulp van statistiek. ‘Zo’n voorspelling is echter tot nu toe maar één keer met succes toegepast.’

(KADER ONDER TUSSENKOP ‘DOMINEE EN KOOPMAN’, NB: ‘EN KOOPMAN’)

Streefcijfers

Bedrijven en huishoudens nemen niet vanzelf allerlei ingrijpende maatregelen om het energieverbruik en daarmee de uitstoot van CO₂ te verminderen. Een mogelijke stimulans is het stellen van kwantitatieve doelen. Streefcijfers dus, zoals die ook worden gesteld voor bijvoorbeeld het terugdringen van de werkloosheid.

Op dit moment geldt het streven om de uitstoot in 2000 met 3 % te verminderen ten opzichte van 1990. Na 2000 blijft, althans volgens de laatste Energienota, de uitstoot stabiel. Volgens Vellinga zijn de streefcijfers van Wijers te weinig ambitieus. ‘Duitsland stelt een vermindering voor met 15…20 % in 2010 en zelfs Engeland is bereid om de uitstoot met 5 % te verminderen.’

Van Ulden vindt het noemen van streefcijfers ongerijmd. ‘Ik weet wel een manier om te zorgen dat de uitstoot van CO₂ per hoofd van de bevolking omlaag gaat’, zegt hij. ‘Alle kolencentrales ombouwen op aardgas. Op termijn levert dat natuurlijk nauwelijks een bijdrage aan de oplossing van het probleem.’

Böttcher toont zich niet geïmponeerd door de Duitse ambities op het gebied van CO₂-uitstoot. ‘Ze kunnen zo veel verdienen door centrales en bedrijven in het voormalige Oost-Duitsland te saneren’, zegt hij. ‘Het zou een schande zijn als ze het niet zouden halen.’

Afgezien daarvan is hij niet voor streefcijfers als doel. ‘Dat zegt zo weinig’, vindt hij. ‘Bovendien zou je in je streven om de vastgestelde reductiepercentages te halen ertoe kunnen besluiten om de aluminiumindustrie en andere energie-intensieve bedrijfstakken uit Nederland weg te jagen. Voor de totale uitstoot van koolstofdioxide levert dat natuurlijk niets op. Behalve misschien als ze naar IJsland gaan en op waterkracht gaan draaien.’

Volgens Dinkelman en Vellinga is het hanteren van streefcijfers wel zinvol. Dinkelman: ‘Per sector kun je doelen stellen voor verbetering van de efficiëntie. Het kan echter een stimulans zijn om als land een totaaldoelstelling voor CO₂ te hebben, een soort paraplu-norm.’

Artikelen

Klimaatdebat mmv ministerie VROM bij KIVI, 1996 met prof. dr. Jan Kommandeur, prof. dr. ir. Pier Vellinga, dr. Frits Bottcher e.v.a.

8 mei 1996 Erwin Van den Brink

Hier klikken voor de PDF: klimaatdebatComb

HET WORDT ENKELE GRADEN WARMER + NEDERLAND KAN DE GEVOLGEN AAN + BEDREIGING VOOR KLEINE EILANDSTATEN + MAATREGELEN HEBBEN PAS OVER 10…20 JAAR EFFECT + KLIMAATVERANDERING DUURT 50...200 JAAR + GEEN GROTE STORMEN + GEEN AMERSFOORT AAN ZEE

Broeikastheorie kent veel meer onzekerheden dan zekerheden

Over geloof en weten in het CO₂-debat

De Klimaatnota van de regering, die deze maand verschijnt, en de publikatie van het 1995-rapport van de IPCC (the Intergovernmental Panel on Climate Change) hebben de kwestie van het broeikaseffect weer aan de orde gesteld. Het valt daarbij op dat maar weinig Nederlandstalige literatuur beschikbaar is, waarin duidelijk wordt uiteengezet wat het broeikaseffect nu eigenlijk is. Dat maakt het moeilijk om tot een afweging te komen. Voor een beter geïnformeerde meningvorming moeten we feiten scheiden van aannamen en veronderstellingen.

– Prof. dr. Jan Kommandeur –

De auteur is emeritus hoogleraar fysische scheikunde van de Rijks Universiteit Groningen.

Hoe komt de Aarde aan zijn temperatuur? Onze planeet is een door vacuüm zeer goed geïsoleerde bol die vrijwel alleen door de Zon wordt verwarmd. Hoe groot is het vermogen dat op de Aarde wordt ingestraald? Als eenheid nemen we de hoeveelheid energie die per seconde door een loodrechte denkbeeldige kolom dampkring met een doorsnede van één vierkante meter vloeit: de fluxdichtheid (S). De hoeveelheid zonne-energie die zo de Aarde bereikt, is S = 1368 watt per m².

De blote Aarde

De Aarde presenteert aan het zonlicht een oppervlakte van πR², waarin R de straal van Aarde plus de atmosfeer is. Het door de Aarde ontvangen vermogen van de Zon is dus πR²S. De totale oppervlakte van de Aarde is 4πR². De over tijd en ruimte gemiddelde flux aan de rand van de atmosfeer is dus ¼S = 342 Wm^-2. Van deze inkomende straling wordt 31 %, dat is 106 Wm^-2, door het aardsysteem gereflecteerd en dus wordt er gemiddeld 236 Wm^-2 aan zonnestraling door Aarde en atmosfeer geabsorbeerd.

In de stationaire toestand, als de temperatuur van de Aarde constant blijft, moet ook gemiddeld 236 Wm^-2 aan infrarode (IR) straling (‘warmte’) de Aarde verlaten. Daardoor heeft de Aarde een eindige temperatuur. Die kunnen we berekenen door de Aarde op te vatten als een bron van infrarode straling met een spectrum dat wordt gegeven door de Wet van Planck. Door nu de energieën bij alle golflengten bij elkaar op te tellen, krijgen we de wet van Stefan-Boltzmann: W = σT⁴, waarbij σ de stralingsconstante (5,67032 x 10^-8 Wm^-2) is, T de absolute temperatuur en W het uitgezonden vermogen zijn. Eenvoudig invullen levert voor W = 236 Wm^-2 een temperatuur van 254 K. Van grote afstand ziet de Aarde er dus uit als een bol met een temperatuur van 254 K ofwel -19 °C. Al deze waarden zijn nauwkeurig tot op één of twee eenheden, reden waarom men ook wel -18 °C als ‘stralingstemperatuur’ ziet.

Ruwweg wordt onze berekening bevestigd door metingen van de temperaturen op de Maan, die immers ‘bloot’ is.

De aangeklede Aarde

Gelukkig is -19 °C niet de gemiddelde temperatuur waarbij wij moeten leven. Want er is meer aan de hand dan het stralingsevenwicht. Er is namelijk het broeikaseffect. Dat de gemiddelde temperatuur op Aarde reeds jaren ongeveer 15 °C is, dus 34 graden hoger dan de ‘stralingstemperatuur’, is aan dat effect te danken.

Wat is het nu precies, dat broeikaseffect? Daarvoor moeten wij eerst de samenstelling en de temperatuurverdeling van de atmosfeer bekijken.

De atmosfeer bestaat ruwweg voor 4/5 deel uit stikstof (N₂), 1/5 uit zuurstof (O₂) en 1 % uit het edelgas argon. Daarnaast bevat de dampkring zogenoemde broeikasgassen waaronder water (H₂O), het verbrandingsgas (ook wij ademen het uit) koolstofdioxide (CO₂), methaan (CH₄), lachgas (N₂O) en ozon (O₃). Deze broeikasgassen hebben de eigenschap in hun moleculaire trillingen infrarood licht te absorberen omdat ze asymmetrisch zijn; ze bestaan uit verschillende atomen. Zuurstof (O₂) en stikstof (N₂) bestaan elk uit twee identieke atomen en absorberen geen infrarood vanwege hun symmetrie.

Naast de samenstelling is het verloop van de temperatuur in de atmosfeer over verschillende hoogten belangrijk. Aan het aardoppervlak heeft de atmosfeer een gemiddelde temperatuur van 15 °C. Zij koelt vervolgens 6 °C per km af tot op ongeveer 14 km hoogte een minimum van pakweg -70 °C wordt bereikt. Dit niveau heet de tropopauze. Hieronder spreken we van troposfeer, daarboven van stratosfeer. Als we in de stratosfeer komen en we blijven doorstijgen, dan zal de temperatuur weer toenemen met zo’n 2 °C per km. Dat komt doordat de daar aanwezige ozon inkomend ultraviolet licht absorbeert. Die temperatuurstijging gaat door totdat geen omgevingstemperatuur meer gemeten kan worden omdat de atmosfeer daarvoor dan te ijl is.

De pure stralingsafkoeling van de troposfeer bedraagt ongeveer 1 °C per dag, voor ongeveer 80 % veroorzaakt door straling die afkomstig is van waterdamp. Maar ook de afwezigheid van waterdamp kan een rol spelen. Daardoor kan de Aarde ongehinderd naar het heelal stralen. In een woestijnnacht is dat duidelijk merkbaar; het koelt dan snel af. Wéér moet worden opgemerkt dat de getallen gemiddelden zijn. Zeker het latente verticale transport kan in sommige gebieden oplopen tot meer dan tien maal de gegeven waarden. Het overschot wordt afgevoerd door horizontale luchtcirculatie. Sommigen hebben daarom voorspeld dat een extra broeikaseffect tot grote stormen zou leiden, maar dat is zeer speculatief.

Modellen

Het globale begrip van de atmosfeer is empirisch goed ontwikkeld. Dat wil niet zeggen dat men de gevolgen van veranderingen eenvoudig kan uitrekenen. Daarvoor is het systeem veel te ingewikkeld. Te meer omdat er complexe zogenoemde mee- en tegenkoppelingen in voorkomen. Om tot kwantitatieve uitspraken te komen moet men gebruik maken van (grote) computers.

De oudste modellen waren globaal. Zij hadden een wereldwijd karakter. Alles werd uitgerekend aan de hand van gemiddelden voor de hele Aarde. Dat schept problemen. Het CO₂-gehalte zal wel zo’n beetje overal gelijk zijn, alhoewel de seizoenschommelingen die men overal heeft gemeten wel aangeven dat de menging (wereldwijd) op termijn van één jaar niet volledig is. Maar hoe zit het met de gemiddelde temperatuur? Hoe dicht moet het net zijn waarmee men die meet en hoe moet men de getallen wegen met het oppervlak waarvoor ze kenmerkend worden geacht? Of moet men de meetdichtheid blijven verhogen totdat het niets meer uitmaakt als men meetpunten toevoegt? Het lijkt erop dat men dat punt nu heeft bereikt, maar is dat waar voor alle andere gegevens waarover men dient te beschikken? Natuurlijk heeft men de beschikking over satellietgegevens over de wolkenbedekking, maar kan men altijd nauwkeurig hun reflectiviteit voor kortgolvige straling en absorptievermogen voor langgolvige straling bepalen? En voor globale modellen: welke rol speelt de structuur in de wolkbedekking die op wereldschaal niet kan worden meegenomen? Vragen te over.

Overigens bestaan er ook zekerheden. De albedo (= weerkaatsing) van de Aarde (0,31) is goed bekend, evenals de samenstelling van de dampkring en de optische eigenschappen van de samenstellende delen. Die eigenschappen zijn bijvoorbeeld hun brekingsindex voor kortgolvig licht om de strooiing ervan te berekenen en hun absorptiebanden in het infrarood.

Met deze absorptie is overigens voor de in wat hogere concentratie aanwezige gassen zoals CO₂, CH₄ en N₂O nog iets bijzonders aan de hand. Weliswaar is er tot op een hoogte van 14 km slechts een geringe concentratie van deze gassen, maar er is toch zoveel CO₂ aanwezig dat alle infraroodemissie van de Aarde in het golflengtegebied tussen 13,7 μm en 16 μm al in de eerste 100 meter wordt opgenomen in de atmosfeer. Dat heeft sommigen ertoe verleid te stellen dat deze absorptie al is ‘verzadigd’ en dat verder toevoegen van CO₂ geen effect zou hebben. Dat is niet juist.

Als we de mate waarin infrarood wordt geabsorbeerd, afzetten tegen de golflengten, dan krijgen we een klokkromme: in het midden van het golflengtegebied is zij het hoogst. Naar de flanken (13,7 μm en 16 μm) wordt zij wel minder, maar er blijft een zekere mate van absorptie bestaan. Deze flankabsorptie verzadigt veel minder gauw, omdat zij zo veel zwakker is! Wel wordt het effect van een toename van CO₂ minder naarmate er meer van is. Daarom wordt het stralingseffect ten gevolge van CO₂ als een logaritmische term voor de absorptie aan de flanken meegenomen (zie afbeelding 2a).

Een dergelijk verschijnsel doet zich voor bij methaan. Ook daar treedt een zekere ‘verzadiging’ op, maar veel minder sterk, zodat het stralingseffect met een vierkantswortel afhankelijkheid kan worden beschreven. Tevens moet er rekening gehouden worden met overlappende absorpties zoals van CH₄ en N₂O. Dáárvoor worden dan ook gewogen mengtermen in de berekeningen meegenomen. Alle andere broeikasgassen zijn van een dermate grote verdunning dat ze eenvoudig lineair kunnen worden behandeld: twee keer zoveel gas, twee keer zo groot de absorptie van aardse infraroodstraling.

Tot nu toe bespraken we alleen de zogenoemde directe effecten van infraroodabsorptie door CO₂ en andere BKG’s (broeikasgassen). Er zijn echter veel mee- en tegenkoppelingen denkbaar, zelfs op wereldschaal, die de modellen sterk niet-lineair maken. We noemen er hier een paar: hogere temperaturen betekenen in eerste instantie minder wolkvorming, dus een grotere zoninstraling en dus een meekoppeling, een verergering. Een ander gevolg van temperatuurverandering zou kunnen zijn dat het ijs van gletsjers maar vooral van de poolkappen zou gaan smelten. Daardoor wordt de Aarde minder wit en dus minder weerkaatsend. Zij zal als een zwarte zonnecollector meer zonlicht opnemen. De temperatuur stijgt nog meer, een klassiek geval van meekoppeling, waardoor grote veranderingen zouden kunnen plaatsvinden.

Maar hogere temperatuur betekent ook hogere luchtvochtigheid. Nu is het aan de polen nog erg droog. Als vochtige lucht daar naar toe zou worden getransporteerd, kan men veel meer sneeuw verwachten, waardoor de witheid en dus de weerkaatsing van de Aarde zou toenemen, waardoor de temperatuur zou afnemen. Een klassiek geval van tegenkoppeling dus: alle veranderingen worden min of meer afgeremd.

Wat overheerst? Het zal duidelijk zijn: alleen zeer gedetailleerde beschouwingen, uitgaande van zeer goed gevalideerde gegevens kunnen met zekerheid uitsluitsel over deze dilemma’s geven.

Stralingsforcering

Als de temperatuur van de Aarde gemiddeld constant is, heerst er in de stratosfeer gemiddeld stralingsevenwicht: de inkomende stralingsenergie van de Zon is gelijk aan de uitgaande infrarode stralingsenergie. Wanneer aan de atmosfeer zogenoemde broeikasgassen of aërosolen worden toegevoegd, dan zal de stralingsbalans veranderen. De atmosfeer zal meer infrarode aardstraling tegenhouden. Men noemt dit toeneming van de ‘stralingsforcering'(F).

Als ijkjaar nemen we 1765 toen er nog bijna geen industrie was. Dat was al duizenden jaren zo geweest. De atmosfeer had dus voldoende tijd gehad om in evenwicht te komen. Met behulp van de eerder besproken modellen kan men de fluxverandering aan de tropopauze berekenen. Door dat voor verschillende concentraties te doen krijgt men een serie uitkomsten. Die kunnen dan aan een functioneel verband worden aangepast, waardoor er gemakkelijker mee valt te rekenen. In tabel I is een aantal van die relaties gegeven.

Andere broeikasgassen zoals CFK-11 en CFK-12, enzovoorts, zijn lineair in hun effect, ΔF = kC, waarin de factor k varieert tussen 0,2 en 0,3 als de concentratie C in ppb (delen per miljard) wordt gegeven.

Met deze gegevens konden onderzoekers afbeelding 3 construeren, nadat zij met behulp van massaspectrometrische methoden uit in ijs ingesloten luchtbelletjes hadden gemeten wat de concentraties vóór 1950 waren. Het is duidelijk dat de stralingsforcering sinds 1775 behoorlijk is toegenomen.

Water

Het belangrijkste broeikasgas is ongetwijfeld waterdamp. Toch wordt het die naam meestal niet gegeven. De hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer wordt ‘intern geregeld’; de mens heeft daarop geen directe invloed. We kunnen nog steeds niet op enige schaal regen maken. Veranderingen in de hydrologische cyclus zijn een eventueel indirect gevolg van menselijk handelen, maar kunnen niet antropogeen genoemd worden. Wél moet die cyclus altijd in de modellen meegenomen worden. Ruwweg draagt water voor zo’n 80 % aan het broeikaseffect bij.

Koolstofdioxide (CO₂)

Na water is CO₂ het belangrijkste broeikasgas. Voor zover de mens het broeikaseffect versterkt, komt dit vooral door dit gas (zie afbeelding 4). Vandaar de huidige ongerustheid. Het is daarom de moeite waard om de globale koolstofcyclus te bezien (zie afbeelding 5; de hoeveelheden zijn in gigaton koolstof (GtC); 1 gigaton CO₂ zou 44/12 maal zo veel zijn).

Voor de mens zijn twee fluxen belangrijk, want wellicht benvloedbaar.

Voor de mens zijn twee fluxen belangrijk, want wellicht benvloedbaar: het resultaat van verbranden van fossiele brandstoffen (5 GtC per jaar) en de CO₂ die vrijkomt door het kappen en verbranden of laten verrotten van hout (2 GtC per jaar)

en door sommige industriële activiteiten (cementproduktie) . Die activiteiten over de laatste 200 jaar worden verantwoordelijk gehouden voor de toename van de CO₂-concentratie (afbeelding 4).

Het duurt ongeveer vier jaar voordat een atmosferisch CO₂-molecule tijdelijk wordt vastgelegd in een plant of in de oceaan. Dit is niet de tijd die het CO₂-systeem neemt om na verhoging van de concentratie terug te keren naar het oorspronkelijk gehalte. Deze is iets van 50…200 jaar. Zo lang neemt het voor de extra CO₂ om definitief vastgelegd te worden in gesteente. Deze lange tijden zijn belangrijk wanneer men tot verlaging van het CO₂-gehalte wil komen. Maatregelen daartoe zullen pas merkbaar effect hebben op een termijn van tientallen jaren.

Een redelijke vraag is natuurlijk of al die extra CO₂ sinds 1765 is veroorzaakt door de mens. Schattingen leiden tot een jaarlijkse emissie in 1995 van 5,5 GtC/a. Naast CO₂ van fossiele brandstof en cementproduktie is er ook nog CO₂-toename ten gevolge van ontbossing in de tropen. Deze hoeveelheid wordt geschat op 1,6 GtC/a. Dat is een getal met een grote foutenmarge (± 0,5 GtC/a). Voorlopig lijkt het vrijgekomen land hoofdzakelijk voor landbouw te worden gebruikt en dan is de tijd waarvoor CO₂ wordt vastgelegd (in gewas) te kort om in de CO₂-balans te figureren. Maar herbebossing in subtropische en matige streken legt jaarlijks naar schatting 0,5 GtC vast.

CO₂ is ook een ‘meststof’ voor bomen. Men schat dat zo (met een grote foutenmarge) circa 1,3 GtC per jaar extra wordt vastgelegd.

Over de uitwisseling van het oppervlaktewater van de oceanen met de diepere lagen is heel weinig bekend, maar als we het jaarlijkse budget van de antropogene CO₂ opmaken, dan ziet dat er ongeveer uit zoals weergegeven in tabel II. Het lijkt er een beetje op dat men als een ‘missing sink’ de definitieve opslag in de diepe oceaan heeft genomen. Erg veel ander bewijsmateriaal is er niet. Maar een feit is dat het CO₂-gehalte van de atmosfeer sinds 1960 jaarlijks met zo’n 1,6 ppm is toegenomen tot de huidige waarde van 358 ppm.

Methaan

Methaan (aardgas, CH₄), het na CO₂ meest bijdragende broeikasgas, komt momenteel met een gehalte van 1,72 ppm in onze atmosfeer voor. De concentratie neemt met 0,8 % per jaar toe. Waarom zouden we ons over zo weinig CH₄ druk maken? De Greenhouse Warming Potential (GWP) van methaan, de effectiviteit voor stralingsforcering, is door zijn sterkere infraroodabsorptie ruwweg 60 keer zo groot per gram als die van het broeikasgas CO₂. Daar staat tegenover dat CH₄ door hydroxyl- (OH-)radicalen binnen negen jaar al tot de helft wordt afgebroken tot H₂O en zwak-IR-actieve produkten. Het effect is daardoor kortstondig vergeleken met dat van CO₂, maar als men een systeem beschouwt waar elk jaar een tiental ppt (particles per trillion, 10¹²) bijkomt, dan draagt ondanks zijn lage concentratie methaan dus toch aanzienlijk bij aan de stralingsfocering en dus aan het broeikaseffect.

Wat zijn de bronnen van methaan in de atmosfeer? In eerste instantie moerassen (bij ons heette methaan vroeger niet ‘aardgas’, maar ‘moerasgas’). Ook schijnt er een vergelijkbaar proces op te treden in natte rijstvelden (alhoewel dit door Indiase wetenschappers wordt bestreden). Darmgisting bij dieren, produktie door termieten en verliezen bij winning van olie en aardgas zijn andere bronnen. Dan zijn er nog verscheidene kleinere zoals steenkoolmijnen, aangeplempte gronden (vaak afval) en de oceanen. Ten slotte nog de lekkage van pijplijnen voor aardgas. Met name de Siberische vertonen veel lekken.

Er is nog een verborgen mogelijkheid. Methaan vormt zogenoemde hydraten met water, die bij lagere temperatuur en/of onder hogere druk stabiel zijn. Er is de veronderstelling geuit dat de grond van de toendra veel van deze hydraten bevat. Een temperatuurverhoging van de Aarde zou deze hydraten kunnen doen ontleden, waardoor veel extra methaan in de atmosfeer vrij zou komen. Een dergelijke ‘voorraad’ methaan wordt ook wel verondersteld zich in de diepe oceaan te bevinden. Verhoogde temperaturen zouden ook die hoeveelheid kunnen vrijmaken. Hoeveel dat zou zijn is pure speculatie, we laten het daarom bij deze opmerking.

Andere broeikasgassen

Naast CO₂ en CH₄ zijn er nog enkele andere broeikasgassen, zoals N₂O (lachgas) en CFK en in het algemeen halo-alkanen. N₂O komt vooral vrij uit occanen en (sterk variërend) uit zoet-waterreservoirs. Het is nog niet duidelijk welke processen tot N₂O-vorming leiden. Vooral bodems lijken N₂O vrij te maken, door nitrificatie onder anaërobe condities. Verder geven explosiemotoren en de chemische industrie N₂O af en komt het vrij bij verbranden van biomassa. Het gehalte aan N₂O is nu 0,310 ppm, dat is 8 % hoger dan in het pre-industriële tijdperk; de toename is circa 0,2…0,3 % per jaar, kennelijk een heel geringe antropogene bijdrage.

Daarnaast hebben we nog de CFK’s, de volledig gehalogeneerde koolwaterstoffen. Eenmaal in de stratosfeer dragen ze bij aan het ontstaan van het ozongat. In de troposfeer dragen ze bij aan het broeikaseffect. Ze zijn zeer stabiel en zullen hun bijdrage lang leveren. Hun Global Warming Potential is zéér hoog, tussen 4000 en 8000. Dat wil zeggen bij gelijke hoeveelheid zijn ze 4000 tot 8000 keer zo effectief voor opwarmen als CO₂! Gelukkig zijn de concentraties niet zo hoog, ze liggen rond de 100 ppt en alles te zamen circa 2000 ppt. Zij dragen toch bij tot het (extra) broeikaseffect. Gelukkig zijn hun concentraties in de atmosfeer nu gestabiliseerd of licht aan het dalen. Gevreesd moet echter worden dat de CFK’s door HFK’s (waterstof-fluorkoolwaterstoffen) vervangen zullen worden. Die laten ozon ongemoeid, maar zijn een broeikasgas met een aan CFK’s gelijke GWP. Naast N₂O en de CFK’s heeft men dan nog O₃ (ozon) in de troposfeer. Ongeveer 10 % van het O₃ in de stratosfeer wordt naar de troposfeer gevoerd, maar het komt ook vrij bij de oxidatie van methaan. Ozon in de troposfeer draagt bij aan het broeikaseffect, in de stratosfeer vangt het de directe zonnestraling in. Meer ozon dáár betekent afkoeling. In de laatste jaren is boven Antarctica een vermindering van het ozongehalte geconstateerd, in mindere mate evenzo boven Arctica. Bij de tropen lijkt het onveranderd te zijn. Er is van het O₃ netto een klein verwarmend effect te verwachten.

Aërosolen

Aërosolen worden veroorzaakt door stofstormen, door zeezout, maar ook door het onder invloed van zonlicht en water samenklonteren van zwaveldioxidegas tot kleine druppeltjes zwavelzuur (zure regen). Ongeveer 10 % van het stof en vrijwel alle zure regen is van antropogene oorsprong, en dat geldt waarschijnlijk ook voor het verbranden van biomassa, al is dat niet echt zeker. De verblijftijd van aërosolen in de troposfeer is van de orde van enige dagen tot enige weken. Voor een accumulerend effect behoeft dus niet te worden gevreesd. Het vóórkomen van aërosolen is erg ongelijk, omdat zij vaak van lokale oorsprong zijn en betrekkelijk snel weer neerslaan. Zo wordt bijvoorbeeld 80 % van de massa van natuurlijke en antropogene aërosolen op het noordelijke halfrond gevonden.

Sulfaat-aërosolen vergroten vooral de totale weerkaatsing van de Aarde en leiden tot afkoeling. Roetdeeltjes echter zijn meer als een broeikasgas. Het totale directe gemiddelde effect van aërosolen op de stralingsforcering is niet onbelangrijk en zal onder voorbehoud waarschijnlijk tot enige afkoeling leiden.

De temperatuur van de Aarde

De stralingsforcering is sinds 1765 behoorlijk toegenomen. Maar is het daardoor sindsdien ook warmer op Aarde geworden? Redelijk betrouwbare temperatuurreeksen zijn beschikbaar, maar zij zijn althans voor de vroegste decennia (1860-1890) open voor discussie. Zijn de thermometers goed genoeg geweest, was het meetnet dicht genoeg, enzovoorts.

Het wordt allemaal iets betrouwbaarder wanneer we alleen naar de verschillen tussen de jaren kijken; dan vermijden we wellicht de systematische fouten. Afbeelding 6 laat het verloop van deze verschillen ten opzichte van het gemiddelde van 1920-1940 zien. Over de gehele 134 jaar zou men tot een opwarming van 0,5 °C kunnen besluiten. De afgelopen 130 jaar lag die temperatuurverhoging binnen de natuurlijke schommeling van het klimaatsysteem, maar dat zegt niets over het gedrag in de volgende 100 jaar. De statistiek van het temperatuurverloop is over langere tijd niet goed bekend en zal dat voorlopig ook niet worden.

Maar wellicht bieden recente, heel uitvoerige klimaatsimulatieprogramma’s wél soelaas. Zij nemen vooral ook het gedrag van de oceanen en hun koppeling via het klimaat aan de landmassa’s mee. We kunnen die programma’s bij verschillende beginvoorwaarden laten starten. Elke keer krijgen we een verloop in de tijd te zien van allerlei grootheden, waaronder de temperatuur. Door dat een groot aantal keren voor verschillende beginwaarden te herhalen, krijgen we een soort ruis, een soort statistiek.

Als we voldoende statistiek hebben over de huidige situatie, laten we het programma weer lopen, maar vergroten we heel langzaam bijvoorbeeld de CO₂-concentratie tot men een verdubbeling ten opzichte van de eerdere situatie heeft bereikt. Ook dat herhalen we een aantal keren en we bekijken of de berekende waarden voor de inmiddels verlopen jaren aansluiten bij de gemeten waarden en of latere boven de ‘synthetische’ ruis uitsteken. Het resultaat voor twee computerberekeningen zien we in afbeelding 7. De huidige temperatuur is aangegeven. Men zou kunnen concluderen, dat het opwarmend effect van de broeikasgassen nèt waarneembaar is.

Er zijn ook andere, meer experimentele indicatoren denkbaar: gedesaggregeerde gegevens, vooral in continenten en oceanen gescheiden. Ze zijn samengevat in afbeelding 8. De stratosfeer lijkt tussen 1979 en 1994 zo’n 0,6 °C kouder te zijn geworden. De troposfeer werd tussen 1958 en 1994 zo’n 0,3 °C warmer, maar toont geen verandering over de laatste 15 jaar, terwijl de temperatuur op het aardoppervlak zo’n 0,3…0,6 °C hoger schijnt te zijn geworden.

De gemiddelde sneeuwbedekking op het Noordelijk Halfrond lijkt 10 % te zijn afgenomen over de laatste 21 jaar en de gletsjers geven in het algemeen een teruggang te zien. Het oppervlaktewater in de oceaan volgt de aardtemperatuur: een stijging van 0,3 °C tot 0,6 °C sinds het eind van de vorige eeuw. Opmerkelijk is dat over de laatste 40 jaar de nachttemperaturen sneller zijn gestegen dan die van de dag, iets wat ook uit de computermodellen naar voren komt. Ten slotte is het zeeijs op het Noordelijk Halfrond wat verminderd over de laatste 20 jaar en sinds 1990 óók op het Zuidelijk Halfrond.

Naast de temperatuur zijn er ook hydrologische verschijnselen waarneembaar. Ze zijn in afbeelding 9 aangegeven: de hoge bewolking is sinds 1951 toegenomen, maar blijft sinds 1981 gelijk. De middenniveau-bewolking op het Noordelijk Halfrond is ook toegenomen, evenals de hogere convectieve wolken. De mooi-weercumulus is echter afgenomen. Min of meer hetzelfde geldt voor het Zuidelijk Halfrond. De subtropen zijn droger geworden en de verdamping van water in de VS en in het territorium van de voormalige Sovjetunie is afgenomen. Zo is ook de grond in dat gebied natter geworden. Boven de oceaan vindt men overigens meer waterdamp dan vroeger in de lucht. Al deze verschijnselen kunnen in verband gebracht worden met modelleringen van het broeikaseffect, maar zekerheid geven ze niet.

Als er al een verandering komt is het steeds de vraag of menselijk handelen daarvoor verantwoordelijk is. Van bijzonder belang is het mogelijke stijgen van de zeespiegel. Het bepalen van de hoogte daarvan is aan verschillende moeilijkheden onderhevig. Men meet de zeespiegel ten opzichte van het land, maar wat als de bodem daalt? Meten we de zee- (of ijs-)hoogte met een satelliet, dan moet men de baan van die satelliet tot op de centimeter nauwkeurig kennen. Aan beide technieken is veel aandacht besteed, de consensus lijkt te zijn dat een stijging van 2…7 cm over de laatste honderd jaar heeft plaatsgevonden. Deze wordt vooral veroorzaakt door de warmteuitzetting. Door de langzame uitwisseling van diep en ondiep oceaanwater kan verwacht worden dat de ‘rijzing’ nog vele jaren door zal gaan.

De Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) van de VN bestudeert intensief alle gegevens over het broeikaseffect. Het panel durft in stelligheid niet verder te gaan dan dat ‘The balance of evidence suggests a discernible human influence on global climate‘. Voorzichtiger kun je het niet zeggen: niet evidence, maar the balance of evidence. Niet shows, maar suggests. En: discernible human influence in plaats van perceptable, of zelfs maar gewoon human influence. Nee je moet erg goed kijken voor je het ziet, het gaat niet vanzelf: discernible. En dan influence on global climate: Er wordt niet eens gepoogd aan te geven wàt voor invloed. Wordt ’t kouder, warmer, natter, droger? Het IPCC zegt het niet, maar erkent wel de invloed van de mens. Het is moeilijk om met die uitspraak van mening te verschillen.

Conclusies

Klimatologen adviseren regeringen over de mogelijke gevolgen van het (extra-) broeikaseffect. Moeten zij adviseren alle industriële CO₂-produktie te verbieden, haar te belasten of de zaak op zijn beloop laten? Ik benijd de klimatologen niet. Zij zouden toch eigenlijk een antwoord moeten kunnen verzinnen. Maar dat lijkt niet zo te zijn. Het is eerder: ‘Er moet nog meer onderzoek gebeuren’.

Ik ben zelf geen klimatoloog, ik ben spectroscopist en weet als zodanig iets van licht en materie af. Maar ik heb dit verhaal na enige studie geschreven en voel mij als een onbetrokken intermediair. Dan vind ik het passend als ik voor de lezer opschrijf wat ik er van denk. En wel in drie categorien: wat weten we (vrijwel) zeker, wat vermoeden we en wat kunnen we voorlopig alleen maar geloven?

De toename van de CO₂– en CH₄-concentraties zal voorlopig nog wel doorgaan, zeker wat het effect op de temperatuur betreft. Dat heeft een ‘uitlooptijd’ van ten minste honderd jaar. Dat betekent dat we wel zeker weten dat het warmer wordt in de volgende honderd jaar. Gemiddeld 2…3 °C en méér aan de polen dan aan de evenaar.

Dat betekent ook dat – puur door thermische expansie van het oppervlaktewater – de zeespiegel ongeveer twintig centimeter zal stijgen, misschien iets meer. Ik vermoed dat de ‘verwoestijning’ van het subtropisch gebied verder zal worden bevorderd en dat in het algemeen soorten landbouw die het al moeilijk hebben verder in de verdrukking komen, behalve als ze door de opwarming juist minder marginaal worden. Toch weer wijn uit Nederland? Gegeven onze geografische positie zal de druk op de subtropen wellicht leiden tot een hogere druk van politieke of economische vluchtelingen. Ik vermoed ook dat Nederland de veranderingen bij zal kunnen houden, het is een verstandig land dat, als het getij verloopt, de bakens tijdig verzet.

Ik geloof niet dat we binnen afzienbare tijd ‘Amersfoort aan Zee’ zullen meemaken. Wel geloof ik, gegeven de onzekerheid van de berekeningen, dat de zogenaamde Small Island States zich terecht zorgen maken. Het gaat toch niet aan de bewoners van deze eilanden in grote moeilijkheden te brengen door onze emissies.

Ik geloof niet dat voldoende bewijs beschikbaar is dat grote stormen zullen plaatsvinden. Ik geloof niet dat in Nederland een subtropisch klimaat zal ontstaan.

Wat geloof ik dan wel? Ik vermoed, met aan zekerheid grenzende waarschijnlijkheid, dat het langdurig effect, typerend voor het broeikaseffect van CO₂, juist is. En dát betekent dat regeren in dit geval echt vooruitzien moet zijn. Maatregelen die we nu nemen zullen hun effect over 10…20 jaar hebben, dus is het hoog tijd om ermee te beginnen.

(EINDE TEKST)

(QUOTES IN KADERS)

Als er al een klimaatverandering komt, is het steeds de vraag of menselijk handelen daarvoor verantwoordelijk is

Het gaat toch niet aan de bewoners van eilanden in grote moeilijkheden te brengen door onze emissies

(BIJSCHRIFTEN)

(BIJ TEKSTKADER)

Afb. 1 UV- en IR-stralingsfluxen door de atmosfeer.

(BIJ TEKSTKADER)

Afb. 2 Netto UV-, IR- en convectiefluxen.

(BIJ DE EERSTE TEKSTCURSIVERING)

Afb. 2a Absorptie bij toenemende concentraties. Het gas blijft in de flanken absorberen. Het midden van de absorptieband gaat een steeds kleinere rol spelen.

(BIJ DE TUSSENKOP WATER)

Afb. 3 Stralingsforcering van verscheidene broeikasgassen vanaf 1765.

(BIJ DE TUSSENKOP KOOLSTOFDIOXIDE)

Afb. 4 Toename van de concentratie van atmosferische CO₂ in de laatste 250 jaar afgeleid uit metingen aan in Antarctisch ijs gevangen luchtbelletjes en uit metingen op Hawaii sinds begin jaren vijftig.

(BIJ DE TUSSENKOP KOOLSTOFDIOXIDE)

Afb. 5 De koolstofreservoirs en -stromen in giga-metrieke ton (10⁹). De onderstreepte getallen hebben betrekking op CO₂-accumulatie ten gevolge van menselijke activiteit.

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 6 De eenjarige voortschrijdende gemiddelde afwijking van de gemiddelde temperatuur in de periode 1925-1935.

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 7 Huidige afwijking van de gemiddelde temperatuur in de ‘synthetische’ ruis van twee broeikasmodelberekeningen. (TOEVOEGEN) MPI CO2 anom is de verhoging van de gemiddelde wereldwijde temperatuur bij toename van de CO2-concentratie volgens het klimaatmodel van het Duitse Max Planck Instituut. Hadley CO2 anom : hetzelfde, maar dan berekend met het klimaatmodel van het Britse Hadley Institute. MPI aer anom en Hadley aer anom : in beide klimaatmodellen wordt nu ook uitgegaan van hogere concentratie aërosolen. Die zorgen voor afkoeling, c.q. geringere opwarming van CO2 alléén zou doen. De grafiek in het horizontale vlak laat zien hoe het klimaat zich volgens beide modellen zonder toename van CO₂ en aërosolen zou gedragen.

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 8 Temperatuurindicaties voor het broeikaseffect.

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 9 Hydrologische indicaties voor het broeikaseffect.

(KADER BIJ FIGUUR 1 EN 2 EN BIJ TUSSENKOP MODELLEN)

De Aarde ontvangt en weerkaatst kortgolvig (UV) licht en zendt licht met een lange golflengte (IR) uit. Aan de hand van afbeelding 1 beschrijven we hier de weg die kortgolvig (ultraviolet en zichtbaar) licht aflegt dat op de Aarde valt. Eerst moet het licht de stratosfeer passeren. De aldaar (nog) aanwezige ozon filtert het UV-deel weg en verder wordt het licht voor- en achterwaarts verstrooid (blauw licht meer dan rood licht, daarom is de lucht hier beneden blauw, boven de atmosfeer is de hemel zwart). Doordat de druk er laag is, neemt de lichtintensiteit naar beneden toe maar langzaam af. Nadat de tropopauze is gepasseerd wordt de dichtheid van de dampkring en daardoor de verstrooiing van het licht groter. Er treedt enige absorptie op door water en troposferisch ozon. Het licht wordt verstrooid, geabsorbeerd en gereflecteerd door allerlei soorten van wolken en het wordt verstrooid en geabsorbeerd door atmosferische stofdeeltjes. Van de 342 Wm^-2 die binnenkwam, bereikt gemiddeld 183 Wm^-2 het aardoppervlak, waarvan 23 Wm^-2 direct weer wordt weerkaatst. Netto ontvangt het aardoppervlak dus 160 Wm^-2. We volgen deze kortgolvige flux vanaf de Aarde terug de ruimte in. Allereerst wordt hij vergroot door het terugverstrooide licht van stofdeeltjes en moleculen in de troposfeer en door het van de wolken de ruimte in weerkaatste licht. Alles te zamen treedt aan de buitenzijde van de atmosfeer 106 Wm^-2 uit. Dat is 31 % van de inkomende 342 Wm^-2 ofwel de ‘albedo’ van de totale Aarde, de weerkaatsing, is 0,31.

Alle objecten van een eindige temperatuur stralen licht uit. Ook de Aarde en de omringende atmosfeer. Bij de temperatuur die beide hebben is dat infrarode straling. Zoals gellustreerd in afbeelding 1 volgen we de infrarode flux, maar nu vanaf het aardoppervlak. Gemiddeld is de IR-flux daar 395 Wm^-2 (naar boven). Door absorptie in waterdamp, wolken, CO₂, CH₄ en andere broeikasgassen neemt deze flux naar boven toe af tot ongeveer 240 Wm^-2 bij de tropopauze en treedt er uiteindelijk 236 Wm^-2 uit. Daarmee is de Aarde in stralingsevenwicht, want deze flux, vermeerderd met de gereflecteerde kortgolvige flux (106 Wm^-2), is exact gelijk aan de 342 Wm^-2 die op het aardsysteem viel.

Het feit van de stralingsbalans zou een mogelijkheid kunnen scheppen het broeikaseffect direct te meten. Als de Aarde opwarmt, of afkoelt, is de balans uit evenwicht. Nauwkeurige infrarood- en ultraviolet-metingen met satellieten zouden deze onbalans moeten kunnen constateren.

Er is ook een benedenwaartse infrarood flux, die echter niet van buiten de dampkring komt maar in de stratosfeer ontstaat, sterk toeneemt in de troposfeer en uiteindelijk 335 Wm^-2 op het aardoppervlak deponeert. Deze is het gevolg van de in alle richtingen uitgezonden straling van eerder met lichtenergie opgeladen broeikasgassen en wolken. Daarnaast, zagen we, valt er 160 Wm^-2 kortgolvige straling op het aardoppervlak. Samen met de langgolvige is dat dus 495 Wm^-2.

Door het aardoppervlak wordt 395 Wm^-2 uitgezonden. Er is dus een overschot van 100 Wm^-2 dat, wil het aardoppervlak gemiddeld een constante temperatuur hebben, op een andere wijze dan door straling moet worden afgevoerd. In tegenstelling tot de buitenzijde van de atmosfeer is de ‘binnenzijde’, het aardoppervlak, niet in stralingsevenwicht. Het ‘overschot’ aan de aardzijde moet naar de atmosfeer worden afgevoerd. Dit transport heeft twee componenten: het latente en het sensibele transport. Het eerste wordt veroorzaakt door het verdampen van water en het weer condenseren in een hogere luchtlaag. Deze flux bedraagt 85 Wm^-2, waarmee per jaar gemiddeld 970 mm water wordt gecirculeerd. De resterende 15 Wm^-2 wordt als sensibele flux door geleiding en turbulente bewegingen in de troposfeer verzorgd.

De verschillende netto fluxen zijn weergegeven in afbeelding 2. Bedacht moet daarbij worden dat over wereldwijde gemiddelden is gesproken.

(TABEL BOVEN TUSSENKOP WATER)

Tabel I

Stralingsforcering (ΔF in Wm^-2) voor gassen

Gas Functie Opmerkingen

CO₂ ΔF = 6,3 ln(C/C₀) met C₀ = 279 ppm

CH₄ ΔF = 0,036 (ÖM – ÖM₀)* met M₀ = 790 ppb

N₂O ΔF = 0,14 (ÖN – ÖN₀)* met N₀ = 0,027 ppb

*met correctie termen voor overlappende absorpties van CH₄ en N₂O (C = koolstof, M = methaan, N = stikstof)

(TABEL BOVEN TUSSENKOP METHAAN)

Tabel II

Jaarlijks Budget

EMISSIES OPSLAG

Brandstof en/of cement 5,5 ± 0,5 Atmosfeer 3,3 ± 0,5 GtC/jr

Hergroei 0,5 ± 0,5

Tropisch Bos 1,6 ± 1,0 Bemesting 1,3 ± 1,5

Oceanen 2,0 ± 0,8

Totaal 7,1 ± 1,1 7,1 ± 1,3

Artikelen, Uitvinders

MegaPower, grootschalige energiewinning uit de natuur (De Ingenieur, nr. 20, 6 december 1995)

6 december 1995 Erwin Van den Brink

Hier de PDF van het artikel in De Ingenieur: Megapower1995-2016

En hier onder twee websteks waar je er nog wat over vindt:

http://www.solar-tower.org.uk/megapowertower.php?PHPSESSID=5e87907ea6cf285f917966588c1c7c1f

http://www.lgwkater.nl/energie/megapower/megapower.htm

GESLOTEN SYSTEEM VOOR OPWEKKING VAN ENERGIE + BENUTTEN VAN TEMPERATUURVERSCHILLEN IN ATMOSFEER + VOLGENS NLR IS CONSTRUCTIE TECHNISCH MOGELIJK

MegaPower, grootschalige energiewinning uit de natuur

Toren van 5 km in Noordzee voor opwekken energie

Het principe van witte steenkool kan een zeer grootschalige toepassing krijgen. Plaats een gigantische toren in zee, laat gas via een pijp opstijgen tot 5 km hoogte, waar het condenseert en als vloeistof terugloopt tot zeeniveau, waar het door een turbine wordt omgezet in elektrisch vermogen. Onmogelijk? Nee, eerste studies rechtvaardigen nader onderzoek.

– Ing. R.M. van Ginkel –

– Frank Hoos –

– Ir. R.M. Krom –

– Drs.ir. P. van Summeren –

Ing. Van Ginkel en ir. Krom zijn werkzaam bij de Hoogovens Groep BV, Frank Hoos, bedenker van het MegaPower-idee, is werkzaam bij Seatec BV en drs.ir. Van Summeren is free-lance projectleider. Dit haalbaarheidsproject wordt gesteund door Novem. Ook Linde heeft aan het project deelgenomen.

Onder de naam MegaPower wordt sinds een jaar gewerkt aan een haalbaarheidsstudie voor een grootschalig vermogensopwekkings‑ en conversiesysteem. Het voorstellingsvermogen moet hiervoor haast even groot zijn als het installatievermogen: 7000 MW in een installatie van tussen de 4 km en 7,5 km hoogte. Het principe is dat van een gesloten systeem, waarbij een vloeistof verdampt op zeeniveau en op zeer grote hoogte bij de daar heersende lage temperatuur condenseert en teruggeleid wordt naar zeeniveau onder opwekking van vermogen. Het principe is vergelijkbaar met vermogensopwekking uit witte steenkool: water verdampt, stijgt op, beregent de bergen en in de afdaling naar de zee worden waterkrachtcentrales ingezet voor het genereren van vermogen. De eerste studies tonen aan dat het project zowel fysisch als bouwtechnisch haalbaar kan zijn.

In het jaar 2050 naderen de gas‑ en olievoorraden hun einde, terwijl de wereldwijde energiebehoefte blijft stijgen. Er ontstaat dus behoefte aan grootschalig vermogen met andere bronnen dan gas en olie. Steenkool vormt op de lange termijn geen optie, want gezien het laatste rapport van de VN is wel vast komen te staan dat de klimaatverandering daadwerkelijk in gang is gezet en dat CO₂ daarin een voorname rol speelt. Dit noodzaakt te zoeken naar andere en betere oplossingen.

Met MegaPower komt een zeer milieuvriendelijke oplossing in beeld zonder enige CO₂-produktie. Uitganspunt voor MegaPower is dat de temperatuur op grote hoogte (5000…8000 m) aanzienlijk lager is dan op zeeniveau. Om hiervan gebruik te maken in een gesloten systeem zijn zeer grote installaties nodig, waarbij allerlei uitdagingen in de realisatie ervan opdoemen: de constructieve haalbaarheid, de thermodynamische voorwaarden en de uitwerkingen daarvan.

Het fysische principe van een dergelijk gesloten systeem wordt verduidelijkt in afbeelding 1. Het systeem is in de Noordzee gedacht. Het bestaat uit een verdamper op zeeniveau, een stijgpijp voor het gas, een condensor op 5000 m hoogte, een pijp waardoor de vloeistof terugstroomt en een turbine op zeeniveau. De temperatuur op 5000 m hoogte is gebaseerd op de Nasa-standaard die aangeeft hoe de temperatuur met de hoogte varieert voor een standaardatmosfeer. De temperatuur van het zeewater komt overeen met de temperatuur van de Noordzee in juni. De relatief hoge temperatuur is gunstig voor de verdamping van het medium. Het vloeibare medium wordt in de verdamper een gas, stijgt op totdat het in de condensor komt, waar het condenseert. Daarna valt het terug tot op zeeniveau. De potentiële energie van de vloeistof in de condensor wordt in de turbine omgezet in elektrisch vermogen.

Rekenmodel

Om überhaupt berekeningen te kunnen uitvoeren moet het temperatuurverloop op grote hoogte en op zeeniveau bekend zijn. Aan het KNMI zijn derhalve gegevens gevraagd over het weer boven de Noordzee. Omdat het weer boven De Bilt niet significant verschilt van dat boven de Noordzee, zijn de weerdata van het jaar 1986 als uitgangspunt genomen. Deze zijn aangevuld met data van zeewatertemperaturen uit internationale klimaatatlassen. De data van het KNMI geven de hoogte van een drukniveau, de bijbehorende temperatuur en wind (in richting en snelheid).

De zeewatertemperaturen zijn af te lezen uit afbeelding 2. Dit temperatuurverloop is een gemiddelde over tien jaar. Aanvullende gegevens van een bepaald meetpunt, de zeewatertemperatuur bij Noordwijk in 1986, zijn in overeenstemming met die in deze afbeelding.

De temperatuur op 5500 m wordt weergegeven in afbeelding 3. Daarin is duidelijk te zien dat grote dagelijkse afwijkingen van de Nasa-standaard optreden.

In het MegaPower-project wordt uitgegaan van de meest ongunstige situatie. Hoe hoger de temperatuur is op 5500 m, des te slechter dat is voor condensatie. In afbeelding 3 wordt door een getrokken lijn een ongunstig verloop aangegeven.

MegaPower heeft een rekenmodel ontwikkeld waarin het gewenste vermogen, de eigenschappen van de damp, de temperaturen op zeeniveau en op 5000 m hoogte zijn opgenomen. Dit model is gebaseerd op de aanname dat gedurende het transport van beneden naar boven geen warmte met de omgeving wordt uitgewisseld. In het model is het verloop van de druk van een gas met de hoogte in een zwaartekrachtveld in rekening gebracht.

Bij uitwerking van dit model voor butaan, een gas dat verdampt bij ‑0,5 °C en dat een geringe verdampingswarmte heeft, blijkt dat voor een pijp met een doorsnede van ongeveer 50 m (of een bundel pijpen met in totaal een equivalent inwendig oppervlak) en 5000 m lengte, een elektrisch vermogen van 7000 MW beschikbaar kan komen. De butaandamp stijgt op van het zeeniveau met een snelheid van ongeveer 50 m/s en komt op 5000 m hoogte aan met 20 m/s.

Uit de eerste berekingen bleek dat zuiver butaan niet kan voldoen, omdat er geen condensatie optreedt bij gestelde omgevingstemperaturen. Er zijn aan het butaan derhalve additieven toegevoegd. Deze condenseren tijdens het transport en geven hun warmte af aan het butaan. Daardoor komt het butaan met hogere druk dan voorheen aan bij de condensor en is condensatie mogelijk.

Door het geringe temperatuurverschil met de omgeving worden zowel de verdamper als de condensor buitensporig groot. Bovendien betekenden de gegevens van het KNMI voor het MegaPower-project dat een systeem met butaan als medium vele maanden per jaar niet zou kunnen werken. Dit was aanleiding tot het zoeken van andere media en andersoortige systemen.

Medium

Het ontwikkelde rekenmodel biedt de mogelijkheid ook andere media in te voeren. Uit de eerste ervaringen was duidelijk geworden dat de temperatuurniveaus de beperkende factoren waren, en niet zozeer de constructie. Daarom is een aantal stoffen onderzocht op hun mogelijke toepasbaarheid.

De minimaal vereiste temperatuur voor de verdamper moet altijd lager zijn dan de minimum zeewatertemperatuur van 4 °C (in de winter). Deze minimale temperatuur is bovendien afhankelijk van de constructie. In het onderzoek is de minimale temperatuur van de verdamper op 0 °C gelegd. Voor de condensor geldt een soortgelijke beschouwing. Daar is de condensortemperatuur 6 °C hoger genomen dan de omringende lucht.

In de zomer is de temperatuur op 5000 m het hoogst en het temperatuurverschil met het zeewater het kleinst. Derhalve ligt bij die situatie de strengste systeemeis. Daarnaast zijn er uit overwegingen van stabiliteit en sterkte van de constructie nog eisen voor de drukken die mogen optreden in het systeem. Het drukverschil met de omgeving mag niet te groot zijn en zeker niet lager dan de omgevingsdruk.

Een eerste keuze van mogelijke materialen leverde zeventien potentiële kandidaten op. Ook de invloed van additieven op deze materialen is onderzocht. Uit het rekenmodel blijkt dat met voornoemde systeemeisen slechts drie potentiële materialen overblijven. Na invoering van andere voorwaarden zoals vrije convectie van de lucht in de condensor bleef alleen NH₃ als medium over. Alhoewel het systeem binnen de gestelde temperatuurgrenzen functioneert, worden de condensor en verdamper door geringe temperatuurverschillen en grote verdampingswarmte van NH₃ relatief erg groot. Er zijn nog andere voorstellen gedaan, maar die vragen nog nadere uitwerking.

MegaPower-toren

Er is aan het NLR opdracht gegeven na te gaan of een dergelijke constructie technisch gerealiseerd kan worden. De MegaPower-toren wordt getuid vanuit drie punten op zeeniveau. Er zijn twee versies (afbeelding 4, 5 en 6). Beide versies zijn opgebouwd uit modules die een kern van kunststof hebben met aan beide zijden aluminium. Enerzijds wordt de massa van de toren hierdoor beperkt, anderzijds wordt de stijfheid groter. Bovendien is de protectie van belang, inwendig naar de gebruikte media, uitwendig naar meteorologische invloeden. In het MegaPower-project zijn dikten van 250 mm gebruikt.

In versie I zijn er om de 1200 m drijflichamen met waterstof. Er zijn dan vier drijflichamen die een elliptische vorm hebben. De inhoud van deze lichamen varieert met de hoogte. Beneden is de opwaartse kracht groot, dus kan de inhoud relatief klein zijn. Boven is de atmosferische druk klein en moet het drijflichaam relatief een grotere inhoud hebben. Gedacht wordt aan langsdoorsneden van 360 m tot 900 m.

In versie II is het drijfvermogen geïntegreerd in de pijp. Deze wordt daardoor twee keer zo breed op zeeniveau. Ook hier speelt de atmosferische druk op grote hoogten een rol. Daardoor neemt de doorsnede toe tot 165 m op ongeveer 5000 m hoogte.

Het blijkt dat beide versies constructief mogelijk zijn. Bij een flinke storm is de statische deflectie bovenaan de pijp bij versie I (met vier drijflichamen) 344 m, bij de geïntegreerde versie slechts 57 m. Dat is voor beide versies verrassend weinig. Nog meer indruk echter maakte het dynamische gedrag van beide versies. Windstoten van sinusvorm en beperkte duur werden aan de beide versies gegeven. Indien een windstoot op 4500 m wordt gegeven, is de deflectie maximaal 20 m respectievelijk 1 m.

De natrilling van beide versies was verschillend. De dunne mast heeft veel eigenfrequenties voor buigen onder de 0,1 Hz, terwijl de gedistribueerde versie begint bij 10 Hz. De reden voor deze kleine uitwijkingen moet gezocht worden in het enorme gewicht van de condensor. Deze functioneert als stabilisator voor de pijp eronder.

Ook de tuidraden zijn technisch interessant. Zonder de toepassing van nieuwe materialen zal het niet mogelijk zijn de toren te tuien. Nu blijkt dat doorsneden van 0,2 m² van een modern materiaal de spanningen kunnen opvangen, die ontstaan bij stormen en windstoten. De mechanische constructie is derhalve technisch mogelijk.

De manier waarop de pijp opgebouwd moet worden ligt daarmee nog niet vast. Binnen het MegaPower-project is een aantal ideeën bedacht om een pijp van een dergelijke lengte op te bouwen. Uit verder onderzoek van het NLR blijkt dat constructies van nog grotere dimensies technisch mogelijk zijn. Dit opent nieuwe wegen voor andere voorstellen.

Milieutechnische aspecten zijn voor MegaPower van groot belang. Men kan zich voorstellen dat een puntvormige vermogenswinning zich heel anders gedraagt in het milieu dan een vermogenswinning die over een groot oppervlak is verdeeld. Hiervoor zou een model ontwikkeld moeten worden voor zowel de condensor op grote hoogte als de verdamper in de zee. Vanwege de beperkte duur en mogelijkheden van de huidige voorstudie kon alleen de haalbaarheid naar constructie en thermodynamische opzet bekeken worden.

Ten slotte

Door de opmerkelijke resultaten van de voorbereidende haalbaarheidsstudie moet er een uitgebreid voorontwerp komen waarin alle aspecten uitgewerkt, geëvalueerd en afgewogen worden. Er zijn nog veel onuitgewerkte mogelijkheden. De koppeling tussen techniek en technologie moet met grote harmonie tot stand worden gebracht. Voorbeelden daarvan geeft de natuur in grote diversiteiten.

Het idee van MegaPower komt vanuit bewogenheid met de natuur en moet daarom een eerlijke kans krijgen. Zou het niet prachtig zijn als op economische verantwoorde wijze door middel van dit ‘luchtkasteel’ op grote schaal energie uit de natuur gewonnen kan worden?

(BIJSCHRIFTEN)

(CREDIT BIJ DIA)

(Illustratie: Hans Pihl)

Afb. 1 Butaan/NH₃-procescyclus; de vloeistof wordt door het zeewater verdampt en condenseert op grote hoogte; de druk en het debied van de vloeistofkolom worden in energie omgezet.

Afb. 2

Afb. 3

(VOLGENDE DRIE AFBEELDINGEN BIJ ELKAAR PLAATSEN)

Afb. 4

Afb. 5 Separate waterstof drijflichamen.

Afb. 6 Drijfvermogen geïntegreerd in de pijp.

Ideeën die de wereld veranderen

Het land dat zijn eigen bestaan op de zee heeft veroverd, kan model staan voor de problemen waarmee dichtbevolkte kustgebieden te kampen krijgen.

Technologie & Opinie