Verbeterde voedselproductie (21): de unieke eigenschappen van water maken leven mogelijk

Water is het meest vreemde stofje dat we op deze planeet hebben; vreemd, bijzonder en geniaal tegelijkertijd, omdat het zoveel kan en daardoor bij zoveel cruciale dingen betrokken is, of omgekeerd, omdat op onze blauwe planeet leven ontwikkeld is rondom deze cruciale eigenschappen van water. Doordat het bestaat uit H en O die beide ook allerlei functies kunnen vervullen, kan het samen juist helemaal fascinerende dingen bewerkstelligen.
Daarom een duik in de eigenschappen van water.

Eigenschappen van water

Water heeft fascinerende eigenschappen, hieronder een overzicht. Voel je vrij in het commentaar aanvullingen te geven, zodat deze kunnen worden toegevoegd aan dit overzicht.

Klimaatverandering (5b): Wat veroorzaakt de verandering van de methaan concentratie

Ons klimaat verandert, mede door de toename van broeikasgassen in de atmosfeer. De focus ligt hierbij naast CO₂ op CH₄/methaan en H₂S/waterstofsulfide. De concentraties van deze broeikasgassen stijgen.

In blog 5a is gekeken naar de stijging van de methaanconcentratie in de afgelopen ca 100 jaar. Methaan komt echter ergens vandaan en wordt ook afgebroken. Daarom wordt in deze blog gekeken naar de bronnen van methaan en naar de afbraak van methaan.

 

Klimaatverandering (5a): De verandering van de methaan concentratie

Ons klimaat verandert, mede door de toename van broeikasgassen in de atmosfeer. De focus ligt hierbij naast CO₂ op CH₄/methaan en H₂S/waterstofsulfide. De concentraties van deze broeikasgassen stijgen. In een eerdere blog is gekeken naar de stijging van de CO₂ concentraties. In deze blog wordt gekeken naar methaan, hoe de stijging van de methaan heeft plaatsgevonden.

Klimaatverandering (4): De zuurstof concentratie is aan het dalen

Sinds de industriele revolutie worden steeds meer fossiele brandstoffen gebruikt en verbrand. De CO₂ concentratie is daardoor gestegen van 290 ppm (parts per million) rond 1900 tot boven de 410 ppm in 2020, wat overeen komt met 0,04 % CO₂ in de lucht (zie ook deze blog). De productie van CO₂ resulteert in het gebruiken van O₂. De vraag is wat de invloed van deze CO₂ stijging is op de concentratie van de O₂. Daar gaat deze blog over.

Bron: http://dougrobbins.blogspot.nl/2012/03/long-term-trends-in-atmospheric-co2.html

Klimaatverandering (3): De toekomstige CO2 concentratie en de impact hiervan op de mens

CO2 staat als broeikasgas volop in de belangstelling, maar alle aandacht gaat alleen maar uit naar de vermindering vanwege het broeikaseffect (zie ook een eerdere blog hierover). Over de invloed van een stijgende CO2 concentratie op de leefomgeving van de mens, kom ik veel minder tegen. Daar wil ik in deze blog op ingaan.

De stijging van de CO2 concentratie

De CO2 concentratie is vooral in de laatste delen 70 jaar hard gestegen, vergeleken met de lange termijn trends van onze planeet. De CO2 concentratie is hierbij gestegen van ongeveer 290 ppm in 1900 naar 400 ppm in 2013, waar we ondertussen ook al weer bovenuit zijn gestegen (gemiddelde stijging van ongeveer 2 a 2,2 ppm per jaar).  

Bron: https://www.slideshare.net/stefanifoka

Klimaatverandering (2) - de stijging van CO2 en de impact hiervan

In 2 eerdere blogs heb ik aandacht gegeven aan klimaatverandering, in de ene blog heb ik stil gestaan bij de CO2 uitstoot, in de andere blog heb ik aangegeven waarom het urgent is en maatregelen nu echt noodzakelijk zijn. In deze blog wil ik op beide onderwerpen verder ingaan.

CO2 uitstoot

De uitstoot van CO2 is vooral de laatste eeuw hard gestegen van ongeveer 290 ppm in 1900 naar meer dan 400 ppm nu.

Bron: http://dougrobbins.blogspot.nl/2012/03/long-term-trends-in-atmospheric-co2.html

Klimaatverandering (1): Waarom het echt urgent wordt

Zoals ik in een eerdere blog heb aangegeven is de concentratie CO2 en andere broeikasgassen ongekend hard gestegen in de afgelopen 200 jaar. Waar de CO2 concentratie in de afgelopen miljoen jaar schommelde tussen 200 en 300 ppm, is deze in de afgelopen 200 jaar gestegen tot 400 ppm. De vraag is, moeten we echt stoppen met de C02 uitstoot? En wat zijn de gevolgen zoal van de huidige concentratie en van verdere stijging van de concentratie broeikasgassen?

Bron: https://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/tssts-2-1-1.html

Context van 400 ppm CO2

Zoals de bovenstaande grafiek laat zien, is een CO2-concentratie van 400 ppm geen concentratie die wij als mensheid eerder hebben meegemaakt, ervan uitgaande dat de homo sapiens ongeveer 200.000 tot 300.000 jaar oud is.

Waar komen de broekasgassen vandaan? En waar komt CO2 vooral vandaan?

Ons klimaat veranderd, vooral door het broeikaseffect: de toename van CO2, N2O (298 keer zo sterk als CO2) en CH4 (25 keer zo sterk als CO2) in de atmosfeer leidt tot een verhoging van de temperatuur. CO2 krijgt hierbij de meeste aandacht, mede omdat dit een gas is wat ontstaat bij verbranding van brandstoffen, die we allemaal gebruiken. Hoe is het historische verloop van de broeikasgassen? En als we specifiek kijken naar CO2 waar is dit aan te wijten en hoe ver kan dit stijgen?

Verloop van de broeikasgas concentratie

Op basis van ijskernonderzoeken is inzicht verkregen over het verloop van de CO2, N2O en CH4 concentratie in de laatste 800.000 jaar. Dit dekt de periode waarin de neanderthalers en de mens op aarde woonden/wonen. Uit deze ijskernonderzoeken blijkt dat alle 3 de gassen fluctueerden binnen een bepaalde bandbreedte en een vergelijkbare trend volgen.

De CO2 concentratie fluctueerde tussen de 200 en 300 ppmv. Sinds de industriele revolutie is deze trend doorbroken: de CO2 concentratie is in 200 jaar (een geologisch zeer korte tijsperiode) sterk gestegen tot rond de 400 ppmv.

De CH4 concentratie schommelde over de laatste 800.000 jaar tussen de 400 een de 800 ppmv. Sinds de laatste 200 jaar is deze echter nog sterker toegenomen dan de CO2 concentratie: deze is gestegen van 800 naar 1800 a 1900 ppmv.

De N2O concentratie tenslotte schommelde tussen de 200 en 300 ppmv en is in de laatste 200 jaar gestegen naar ongeveer 330 ppmv.

Kortom, de concentratie van alle 3 de broeikasgassen zijn op dit moment hoger dan de afgelopen 800.000 jaar. 

CO2, een doodlopende weg (I)

De CO2 concentratie stijgt dramatisch. Tegelijkertijd stijgt de temperatuur. In alle rapporten en modellen is de toename van broeikasgassen verbonden met de opwarming van de aarde. Zo is op de website van het KNMI het volgende te lezen:

“De wereldgemiddelde temperatuur is de afgelopen 100 jaar tussen de 0.56 en 0.92 graad gestegen. De stijging is niet gelijk over de wereld verdeeld: grote landmassa's en de poolgebieden zijn sneller opgewarmd, de oceanen en tropen minder snel. Klimaatmodellen waarin menselijke invloeden niet zijn meegenomen kunnen de waargenomen stijging niet verklaren. Als de invloed van broeikasgassen en stofdeeltjes wel wordt meegenomen is de overeenstemming tussen de berekende temperatuur en de waargenomen temperatuur goed. Ook de patronen van opwarming komen dan in grote trekken overeen.”

Let erop, dat wordt gemeld dat grote landmassa’s (en de poolgebieden) sneller zijn opgewarmd dan de oceanen. Hier zit em nu juist de adder onder het gras.

Wat is er in de afgelopen 200 jaar gebeurt:

• de wereldbevolking is van 1 miljard inwoners in 1800 gegroeid, naar 1,65 miljard mensen in 1900, tot 6 miljard bewoners in 2000
• de steden zijn enorm gegroeid:
• in 1800 woonde naar schatting 3 % van de wereldbevolking in de stad (circa 30 miljoen mensen)
• in 2008 woonde meer dan de helft van de wereldbevolking in de stad (circa 3,3 miljard mensen)
• sinds de eerste auto (1862) zijn er ontzettend veel wegen en snelwegen aangelegd
• grote gebieden die begroeid waren met vegetatie, zijn bebouwd met stedelijk gebied

Een belangrijk aspect bij de opwarming wordt systematisch onderschat. Want wat hebben de laatste drie aspecten namelijk tot direct gevolg? Opwarming van het aardoppervlak! Het zonlicht wordt namelijk niet meer omgezet in zuurstof en suiker (fotosynthese), maar wordt omgezet in (stralings)warmte!

Om een voorbeeld te noemen, de temperatuur in de bodem onder een groot asfaltoppervlak, stijgt na een zonnige dag met gemak tot 40 soms wel 50 à 60 graden celsius. Daken van woningen, maar ook daken van grote fabriekshallen worden zinderend heet. Dit alles straalt af op de omgeving. In de buurt van bomen wordt het echter nooit veel warmer dan 30 graden celcius. ..

En wat gaan we tegenwoordig bij die warmte doen? KOELEN. Wat doet een koelkast (net als een airco), hij stoot meer warmte uit dan dat er koude naar binnen wordt geblazen. Kortom, we gaan nog eens meer warmte produceren om te koelen. Terwijl de natuur een veel mooier systeem heeft: Gebruik het zonlicht en laat het niet omzetten in warmte!!!!

De oorzaken van de problemen (groei van de wereldbevolking en van de steden) kunnen we niet terugdraaien. Wel kunnen we zoveel mogelijk proberen te voorkomen dat straling wordt omgezet in warmte. Hierbij valt te denken aan de maatregelen in de trant van:

• Toepassing van vegetatiedaken en zonnepanelen, zodat of de straling wordt omgezet in zuurstof, of wordt omgezet in energie
• het winnen van warmte in de bodem onder grote wegoppervlakken. Met warmtewisselaars kan deze warmte worden omgezet in energie. Hierbij kan zinderende hitte van wegen naar omliggende gebieden worden beperkt. Tevens wordt hiermee schade (spoorvorming) aan (snel)wegen beperkt.
• stimuleren om meer bomen en struiken te planten, zowel zakelijke partijen (grootschalig) als particulieren (kleinschalig).
• Hierbij kan worden gedacht aan het stimuleren van particulieren om bomen en struiken te planten in hun tuin, zodat meer zonlicht wordt omgezet in suiker en zuurstof. Dit klinkt misschien als een futiele maatregel, maar gezien de grote hoeveelheid bestrate tuinen is de bijdrage hiervan niet te verwaarlozen.
• Tevens kan hierbij worden gedacht aan het planten van grote hoge bomen op grote parkeerplaatsen (zeker als ze van prachtig zwart asfalt zijn gemaakt)

Voor een goede uitleg van de opwarming van steden en duidelijke metingen van de opwarming van de ondergrond, zie deze website van de gemeente Berlijn