Het toeval dat CO2 heet

Als docent en presentator weet ik: hoe eenvoudiger je iets wilt uitleggen, hoe beter je het moet begrijpen. Iets moeilijks op een ingewikkelde manier uitleggen, dat kan iedereen wel. Het is juist de kunst om te doorzien wat essentieel is en wat je kunt weglaten zonder de kern uit het oog te verliezen.

Weerpraatjes op tv moeten zó eenvoudig klinken dat je niet doorhebt dat ik de hele middag satellietbeelden en berekeningen van weermodellen zit te bestuderen. Die opzet lijkt geslaagd: veel mensen denken dat ik ’s avonds om half 8 de NOS binnen kom wandelen, een pak aanhijs en dan achteloos een tekstje van de autocue voorlees. Het mes van eenvoud snijdt aan twee kanten.



De lezer of kijker begrijpt de boodschap beter als het eenvoudig is. En ook ikzelf leer het onderwerp nóg beter begrijpen als ik het eenvoudig moet uitleggen. Daarom was ik behoorlijk in mijn nopjes toen mij vorige maand gevraagd werd om voor een populair-wetenschappelijk boek een korte kadertekst te schrijven over het broeikaseffect.

In vierhonderd woorden, dat is ongeveer de helft van deze column. Daar word je vanzelf kernachtig van. Het broeikaseffect is een baanbrekende theorie die het fundament is van alles wat we weten over het klimaat.

Dit jaar overigens precies tweehonderd jaar oud: Joseph Fourier beschreef het in 1824. Bij het schrijven van die bijdrage daagde het me duidelijker dan ooit dat CO 2 eigenlijk bij toeval zo’n cruciale rol in het klimaat op aarde speelt. De trillingsfrequenties van een CO 2 -molecuul overlappen namelijk precies met de frequenties van de warmtestraling die de aarde uitzendt naar de ruimte.

Die twee zaken hebben totaal niets met elkaar te maken. Maar precies door die toevallige samenloop van frequenties is het broeikaseffect zo bepalend voor het klimaat op aarde. Ik leg het uit.

Op aarde hebben we een aantal grote reservoirs voor koolstof: bodem en gesteente, planten, de oceaan en de atmosfeer. In de koolstofcyclus beweegt koolstof continu van het ene reservoir naar het andere. Soms heel snel, denk aan bomen die in het voorjaar CO 2 uit de atmosfeer opnemen om te groeien.

En soms ook heel langzaam, zoals veen dat in miljoenen jaren wordt samengedrukt tot steenkool. In de atmosfeer vinden we koolstof vooral in de vorm van CO 2 en methaan (CH 4 ). Alle processen in de koolstofcyclus beïnvloeden hoeveel er daarvan in de atmosfeer zit.

Laat CO 2 nou ook een broeikasgas zijn. Het zonlicht kan zonder hinder van broeikasgassen op het aardoppervlak terechtkomen en daar worden geabsorbeerd tot warmte. De warmte die de aarde dan weer richting de ruimte zendt, wordt door broeikasmoleculen geabsorbeerd.

Broeikasgassen zijn kortom doorzichtig voor zonlicht, maar ondoorzichtig voor warmte. Sinds Max Planck weten we dat moleculen alleen kunnen trillen met heel specifieke, gekwantiseerde frequenties. In het geval van broeikasgasmoleculen precies de frequenties van de aardse warmtestraling.

Dat stelt broeikasgassen in staat om warmte om te zetten in trillingsenergie. Andersom kunnen die gassen ook weer stoppen met trillen, en de warmte weer uitzenden. Dat doen ze in alle richtingen, dus óók terug naar de aarde.

Zo blijft een deel van de warmte in de atmosfeer gevangen. De temperatuur op aarde hangt daardoor sterk af van de hoeveelheid broeikasgassen. De afgelopen tientallen miljoenen jaren is het klimaat bepaald door uiterst langzame processen van de koolstofcyclus.

Bewegingen van tektonische platen maakten nieuwe gebergtes en veranderden oceaanstromingen, waardoor de koolstofcyclus in oceaan en gesteente langzaam veranderde. In honderd miljoen jaar zijn we grosso modo van een warme dinowereld in een tijdperk met regelmatige ijstijden terechtgekomen. Sinds de ontdekking van fossiele brandstoffen is echter kortsluiting in de koolstofcyclus ontstaan.

Een miljoenen jaren oud reservoir aan koolstof is in de afgelopen anderhalve eeuw – een geologische oogwenk – de atmosfeer in gestookt. Niet gek dus dat de huidige opwarming volledig op het conto van de fossiele brandstoffen komt. De werking van broeikasgassen is al met al een buitengewoon elegante theorie die de koolstofcyclus verbindt met het klimaat op aarde.

Zij kan het klimaat op aarde op vele tijdschalen eenvoudig verklaren. Het is ook dankzij die elegantie dat de boodschap van klimaatonderzoekers al rapporten lang zo dodelijk saai en eenvoudig is: stop met het verbranden van fossiele brandstoffen om de opwarming te stoppen. Die boodschap blijft ook van kracht aan het einde van het rampjaar 2024, waarin waarschijnlijk recordveel fossiele brandstoffen werd verbrand, voor het eerst de anderhalve graad opwarming werd bereikt, er een wind van klimaatdesinteresse in binnen- en buitenland is gaan waaien, en wereldwijd de hydrologische cyclus uit de bocht begint te vliegen.

Het is een schrale troost te bedenken dat het probleem niet is dat Joseph Fourier en al die andere wetenschappers het broeikaseffect niet duidelijk genoeg hebben uitgelegd. Daarvoor begrijpen we het te goed. Het probleem is denk ik dat de wetten van de fysica het afleggen tegen de kracht van de gevestigde orde.

Eenvoudiger kan ík het niet verklaren..