Zouden we de opwarming van de aarde door de toename van broeikasgassen (deels) tegen kunnen gaan door het klimaat tegelijkertijd ook af te koelen?
De huidige opwarming van de aarde komt door het grootschalig verbranden van fossiele brandstoffen, intensieve veehouderij en ontbossing. Zouden we die opwarming door de toename van broeikasgassen (deels) tegen kunnen gaan door het klimaat tegelijkertijd ook af te koelen?
In het Nederlands is klimaatmodificatie een goede algemene term voor deze technieken
Ja, in theorie is dit mogelijk. Bijvoorbeeld door een soort parasol-effect na te bootsen zodat een deel van het zonlicht het aardoppervlak niet meer bereikt. Zulke methoden staan bekend als solar geo-engineering of solar radiation modification (SRM). In het Nederlands is klimaatmodificatie een goede algemene term voor deze technieken.
Vanwege de grote en deels onbekende risico’s wordt klimaatmodificatie niet daadwerkelijk toegepast. Om dezelfde reden worden er ook geen grootschalige experimenten mee gedaan. Wel vindt wetenschappelijk onderzoek plaats om de effecten en risico’s van verschillende technieken beter in kaart te brengen met modellen.
Vergeleken met klimaatmodificatie, is weermodificatie (ook wel wolkenmanipulatie of wolken zaaien genoemd) van een heel andere orde: het doel hiervan is meestal om een wolk te laten uitregenen. Dat kan door bepaalde zouten, zoals zilverjodide, in een wolk te sproeien. Als er in principe genoeg water in de wolk aanwezig is, kunnen die kleine zoutdeeltjes net dat zetje geven dat nodig is om het te doen laten regenen. In Nederland wordt dit niet toegepast, maar er zijn landen in o.a. het Midden-Oosten waar dit wel gebeurt. Ook worden in sommige landen technieken toegepast om de kans op schade door grote hagelstenen bij onweer te verkleinen.
Bij geo-engineering gaat het om het grootschalig (“geo”) ingrijpen in het klimaatsysteem, met als bedoeling (“engineering”) het klimaat af te koelen. De onbedoelde klimaatverandering als gevolg van menselijk handelen is dus geen geo-engineering, evenmin als de parasol in de achtertuin.
Er zijn twee manieren van geo-engineering: klimaatmodificatie en koolstofverwijdering
Er worden twee manieren van geo-engineering onderscheiden, namelijk Solar Radiation Modification (SRM), hier aangeduid als klimaatmodificatie, en Carbon Dioxide Removal (CDR, of koolstofverwijdering). Dit zijn twee groepen van mogelijke technische ingrepen die heel verschillend zijn, zowel wat betreft hun inwerking op het klimaat als wat betreft de daarmee gepaard gaande risico's.
Beide manieren van geo-engineering staan tussen mitigatie (emissiereductie) en adaptatie (aanpassing) in, zie afbeelding 1. Koolstofverwijdering grijpt in op de link tussen CO2-emissies en de hoeveelheid CO2 in de lucht, door CO2 aan de lucht te onttrekken en bijvoorbeeld ondergronds op te slaan. Met klimaatmodificatie wordt geprobeerd om tegenwicht te bieden aan de opwarming door er een afkoelende werking tegenover te zetten.
Koolstofverwijdering omvat een breed scala aan technieken, variërend van bosaanplant tot fabrieken die CO2 uit de lucht adsorberen om het daarna ondergronds op te slaan in bijvoorbeeld lege gasvelden. Daarmee zorgt koolstofverwijdering dus daadwerkelijk voor een lagere CO2-concentratie in de lucht, en wordt de drijvende kracht achter de opwarming afgezwakt. Dat is niet het geval bij klimaatmodificatie waarbij het gaat om het maskeren van (een deel van) de klimaatopwarming. Een beetje alsof je de airconditioner aanzet terwijl ook de verwarming aan blijft staan.
Vanwege deze heel andere werking van klimaatmodificatie en de veel grotere risico's die daaraan vastzitten heeft het VN-klimaatpanel (IPCC) besloten om beide methoden apart van elkaar te bespreken en ze niet meer onder één noemer (geo-engineering) te vatten. Daarom gaat het in dit artikel verder alleen over klimaatmodificatie en weermodificatie.
Klimaatmodificatie is gebaseerd op het reflecteren van meer zonnestraling terug naar de ruimte
Klimaatmodificatie is gebaseerd op het reflecteren van meer zonnestraling terug naar de ruimte. Daardoor koelt de aarde af.
De meest genoemde techniek is Stratospheric Aerosol Injection, het inbrengen van kleine deeltjes (aerosolen) in de hogere luchtlagen, namelijk in de stratosfeer, waar zich ook de ozonlaag bevindt. Deze deeltjes reflecteren zonlicht en hebben daardoor een koelende invloed op de lagere luchtlagen. Dit is een bekend effect, dat ook optreedt bij krachtige vulkaanuitbarstingen, waarbij veel zwaveldeeltjes in de stratosfeer wordt gebracht. Dergelijke vulkaanuitbarstingen hebben in het verleden tot een tijdelijke afkoeling van het klimaat geleid van soms wel 0,5 graad. Omdat deze deeltjes na een jaar of twee ook weer verdwijnen moeten ze continue worden aangevuld om de afkoeling in stand te houden. Dat kan met bijvoorbeeld vliegtuigen of raketten.
Een andere veelbesproken techniek is Marine Cloud Brightening, het witter maken van wolken boven zee. Door zeewater te vernevelen komen er meer kleine zoutdeeltjes in de lucht, waarop water kan condenseren. Door dit onder een groot wolkendek te doen zal het wolkenwater zich gaan verdelen over meer en kleinere druppeltjes. Hierdoor neemt de reflectiviteit van de wolk toe, deze wordt witter. Dit komt overeen met het effect van scheepvaartemissies op wolken: onder de juiste omstandigheden leidt dat tot witte wolkenstrepen (shiptracks) die zichtbaar zijn op satellietfoto's (afbeelding 3).
Behalve deze twee vrij goed beschreven technieken zijn er ook nog andere manieren voorgesteld om het klimaat af te koelen. Denk hierbij bijvoorbeeld aan maatregelen om meer reflecterende vegetatie of ruimtespiegels aan te brengen. Veel van dergelijke technieken zijn echter niet effectief, vaak kostbaar of gewoon niet realistisch.
Met klimaatmodellen wordt onderzocht hoe klimaatmodificatie precies werkt en wat de mogelijke gevolgen zouden zijn. Daarbij is aandacht voor zowel de bedoelde effecten, namelijk grootschalige afkoeling, als de onbedoelde effecten, om zodoende de (fysische) risico's van klimaatmodificatie beter in beeld te krijgen.
Klimaatmodificatie kan in theorie de mondiaal gemiddelde temperatuur verlagen. Maar het heeft daarnaast ook andere effecten, die deels bekend, maar deels ook onbekend zijn. Zo leidt de sterkere reflectie van zonlicht waarschijnlijk tot een afname van neerslag, met mogelijk regionale verschillen. We kunnen het wereldwijde klimaat met klimaatmodificatie waarschijnlijk niet op alle aspecten overal tegelijkertijd (temperatuur, neerslag, etc) in een voor alle landen gewenste richting duwen.
De fysische risico's van klimaatmodificatie hangen af van de specifieke techniek, en de locatie waar die wordt toegepast.
Stratospheric Aerosol Injection (SAI) kan leiden tot een nieuwe afbraak van de ozonlaag, terwijl die ozonlaag juist nog langzaam aan het herstellen is van de schade die vorige eeuw is aangericht door het gebruik van ChloorFluorKoolstofverbindingen (CFK's).
Marine Cloud Brighthening (MCB) leidt waarschijnlijk tot minder neerslag in de regio waar het wordt toegepast, omdat de wolkendruppels minder groot worden door de extra condensatiekernen.
De kosten van beide technieken (SAI en MCB) zijn het struikelblok niet; een middelgroot land zou het financieel aankunnen om het klimaat af te koelen. Maar dat wil niet zeggen dat de prijs van klimaatmodificatie niet hoog is – deze wordt alleen op een andere manier betaald. Geopolitieke spanningen liggen op de loer, mede omdat de voor- en nadelen niet gelijk verdeeld zullen zijn over de wereld. De relatief lage kosten maken het risico van klimaatmodificatie, zonder dat daar vooraf internationale overeenstemming over is, in feite groter.
Een belangrijk aspect van klimaatmodificatie is de relatief korte duur ervan: Wanneer ermee gestopt wordt zijn de deeltjes die aan de wolken of aan de stratosfeer zijn toegevoegd vrij snel uit de atmosfeer verdwenen (na respectievelijk twee weken of twee jaar). Stel dat het klimaat jarenlang op deze manier wordt afgekoeld, terwijl de concentratie aan broeikasgassen – die juist heel lang in de lucht blijven- blijft stijgen. Dan zou, na stopzetten van de klimaatmodificatie, het klimaat in korte tijd heel erg snel opwarmen, met alle gevolgen van dien.
De grootste uitdaging van klimaatmodificatie zit wellicht op het bestuurlijke en maatschappelijk vlak. Wie bepaalt waar we de mondiale thermostaat op zetten? Of preciezer: wanneer, waar en hoe we klimaatmodificatie zouden gaan inzetten? Hoe en door wie wordt het gereguleerd? Dit vraagt om internationale afspraken tussen landen op basis van een afweging van de verschillende risico’s door wetenschappers en beleidsmakers. Het denken hierover staat internationaal nog in de kinderschoenen, maar krijgt wel steeds meer aandacht bij wetenschappers en beleidsmakers.
Sommige wetenschappers vinden discussies over, en onderzoek naar, klimaatmodificatie ongewenst. Dit zou de aandacht afleiden van de belangrijkste manier om de klimaatopwarming tegen te gaan, namelijk door de uitstoot van broeikasgassen te reduceren (klimaatmitigatie). Andere wetenschappers zijn van mening dat we het er juist wel over moeten hebben en meer onderzoek naar (de fysische risico’s van) klimaatmodificatie moeten doen. Juist om goed voorbereid te zijn als klimaatmodificatie in de toekomst een reële optie zou worden om toegepast te worden, bijvoorbeeld als de gevolgen van de opwarming ondraaglijk worden. Daar wordt dan weer tegenin gebracht dat door meer onderzoek de kans juist groter wordt dat klimaatmodificatie daadwerkelijk wordt toegepast.
Hoe langer het duurt om de CO2-uitstoot terug te brengen, hoe urgenter de vraag wordt welke rol klimaatmodificatie eventueel kan spelen. Kortom, het laatste woord over klimaatmodificatie zal voorlopig nog niet zijn gezegd en het onderwerp zal zolang de aarde verder opwarmt actueel, maar ook controversieel blijven. Het zou daarom goed zijn als er duidelijke internationale afspraken en richtlijnen voor klimaatmodificatie tot stand zouden komen.
Het doel van weermodificatie is meestal om een wolk te laten uitregenen
Dit is in feite een heel ander onderwerp, maar omdat weermodificatie vaak verward wordt met de term geo-engineering, bespreken we het hier kort. Het doel van weermodificatie is meestal om een wolk te laten uitregenen. De meeste wolken produceren namelijk geen regen, maar verdampen weer. Neerslag ontstaat pas als de wolkendruppels of ijskristallen groot genoeg zijn om naar beneden te vallen.
De kans op neerslag is groter als een wolk ijskristallen bevat, omdat die nu eenmaal makkelijker waterdamp opnemen dan waterdruppels. Ze worden dus snel groter, waardoor een wolk met zowel waterdruppels als ijskristallen eerder zal uitregenen dan een wolk die alleen uit vloeibare druppels bestaat. Overigens smelten de ijskristallen meestal op weg naar de grond toe, en valt de neerslag dus uiteindelijk als regen.
Met weermodificatie worden kleine vaste deeltjes zoals zilverjodide of andere zoutdeeltjes toegevoegd aan de wolk. Op deze zoutdeeltjes kunnen zich gemakkelijk ijskristallen vormen, waardoor de wolk een grotere kans heeft om neerslag te produceren. Dit wordt ook wel wolkenmanipulatie of wolken zaaien genoemd (naar het Engelse cloud seeding).
Er kan natuurlijk niet méér regen worden gemaakt dan dat er als water beschikbaar is in de wolk. Het is dus niet mogelijk om een strakblauwe lucht te laten regenen. Grootschalige weersystemen laten zich ook niet door weermodificatie beïnvloeden.
In verschillende landen in het Midden-Oosten wordt deze vorm van weermodificatie toegepast om te proberen de extreem droge omstandigheden tijdelijk te verlichten. Daarbij zijn ze afhankelijk van de aanwezigheid van wolken. De Chinese overheid probeerde wolken te laten uitregenen voordat deze de locaties van de Olympische Spelen in 2008 bereikten, zodat die zo droog mogelijk verliepen. In Nederland wordt dit niet gedaan.
Een iets andere vorm van weermodificatie is het onderdrukken van hagel. Door extra zoutdeeltjes in een wolk te schieten verdeelt het ijs zich over meer ijskristallen en daarmee zou voorkomen kunnen worden dat sommige ijskristallen zo groot worden dat ze tot gevaarlijke hagelstenen uitgroeien.
De effectiviteit van weermodificatie is niet of nauwelijks aan te tonen, omdat niet bekend is wat er met de wolk gebeurd zou zijn als die niet “gezaaid” was met kleine stofdeeltjes. Misschien was het toch wel gaan regenen of misschien was de grootte van de hagelstenen uiteindelijk toch kleiner uitgevallen dan werd verwacht. Vanwege de onzekere effecten en de relatief hoge kosten zijn landen in het algemeen zeer terughoudend in het gebruik van weermodificatie.
Vliegtuigstrepen bestaan hoofdzakelijk uit ijskristallen gevormd door het bevriezen van waterdamp. Ze worden ook wel condensatiestrepen genoemd (in het Engels afgekort tot contrails). De uitlaatgassen zijn warm en bevatten relatief veel waterdamp, wat in de koude buitenlucht snel condenseert en bevriest. Afhankelijk van de luchtvochtigheid kunnen deze vliegtuigstrepen korter of langer bestaan. Naast waterdamp komt er bij de verbranding van kerosine (vliegtuigbrandstof) ook luchtverontreiniging in de lucht, vergelijkbaar met luchtverontreiniging van autoverkeer.
Er is geen enkele aanwijzing of logische verklaring dat dit echt zou plaatsvinden
De reden dat we hier vliegtuigstrepen benoemen, is dat deze soms worden aangezien voor chemtrails, wat weer in verband wordt gebracht met geo-engineering. Met chemtrails wordt meestal gedoeld op het bewust injecteren van gevaarlijke stoffen in vliegtuigstrepen om een kwaadwillend doel te dienen. Daarvan is geen sprake. Er is geen enkele aanwijzing of logische verklaring dat dit echt zou plaatsvinden. Met andere woorden: chemtrails bestaan niet.