Broeikasgassen
(laatste wijziging: 5 juni 2008)

Methaan (CH4) vormt naast kooldioxyde (CO2) en waterdamp (H2O) één van de drie belangrijkste "broeikasgassen" in de atmosfeer. Deze gassen nemen warmtestraling (infrarode straling) op. Zij absorberen de energie in de warmtestraling, waarbij de temperatuur iets stijgt. Dat waterdamp de warmtestraling van de zon (en in mindere mate het licht van de zon) tegenhoudt, is goed te merken als er een wolk voor de zon schuift.

Zonnestraling in de vorm van licht wordt door de broeikasgassen doorgelaten, maar de door het aardoppervlak teruggestraalde warmtestraling wordt door deze gassen vastgehouden. Omdat waterdamp in de atmosfeer condenseert tot vloeibaar water of tot ijs (sneeuw en hagel), is water ongelijk verdeeld over de atmosfeer. Kooldioxyde en methaan zijn in de atmosfeer steeds gasvormig en daardoor gelijkmatiger verdeeld. Van de absorptie van warmtestraling door deze gassen merken we aan den lijve daarom niet zoveel. Het "broeikaseffect" in de atmosfeer is vergelijkbaar met dat in een plantenkas met glazen dak en ramen. De hogere temperatuur die binnen de kas ontwikkeld wordt door opname van zonnestraling, veroorzaakt langgolvige warmtestraling die niet terug naar buiten kan door het glas heen.

De energie in infrarode straling wordt door methaan (CH4) acht maal sterker opgenomen (geabsorbeerd) dan door dezelfde hoeveelheid koolstof in de vorm van kooldioxyde (CO2).

Dramatische veranderingen in het gehalte aan atmosferische broeikasgassen
Ongeveer 700.000 jaar geleden waren er grote en zeer snelle ("dramatische") fluctuaties in de hoeveelheid CO2 (kooldioxyde) en CH4 (methaan) in de atmosfeer. Zo blijkt uit recent gepubliceerd onderzoek (Nature, 14 mei 2008) aan een boorkern uit het landijs van Antarctica, die een periode van ruim 800.000 jaar bestrijkt (150.000 jaar verder terug in het verleden dan eerdere studies). Dit is de eerste keer dat een complete, continue set gegevens over de CH4-concentratie in de atmosfeer kon worden samengesteld, over een periode van 8 ijstijden (die ongeveer 80 tot 90 duizend jaar duurden) en 8 interglaciale perioden (die ongeveer 10 tot 20 duizend jaar duurden).

De gemeten sterke fluctuaties in het gehalte aan broeikasgassen vonden in een zeer kort tijdsbestek - van enkele decennia - plaats. Ook aan het eind van de laatste ijstijd, ongeveer 12.500 jaar geleden, was er zo'n periode met abrupt sterke toename in het gehalte van CH4 in de atmosfeer. De gemeten broeikasgasconcentraties komen goed overeen met de uit isotoopanalyses van zuurstof gevonden gemiddelde temperaturen. Hoge concentraties broeikasgas correleren (komen overeen) met perioden van hoge temperaturen. Oorzaak en gevolg liggen echter nog niet vast. Drijven de broeikasgassen in eerste instantie de temperatuur in de atmosfeer op? Of zorgt een hogere oppervlaktetemperatuur van de aarde voor de productie van meer broeikasgassen? Mogelijk wordt de invloed van het huidige gebruik van fossiele brandstoffen op de concentratie CO2 in de atmosfeer sterk overschat. Veel processen in de "koolstofcyclus" zijn nog onvoldoende gemeten of begrepen. Bijvoorbeeld de invloed van de verteringssnelheid van plantenresten in de bodem (turf) is nog grotendeels onbekend. Ook de omvang van de uitwisseling van andere CO2- en CH4-bronnen (o.a. uit de oceanen) met de atmosfeer is nog onvoldoende onderzocht.


The ice core boring at Dome C in Antarctica shows that the curves for the temperature and the greenhouse gases
carbon dioxide and methane follow each other over the past 800,000 years -- with few deviations.
Opmerkelijk zijn twee dalen van extreem lage concentratie CO2, waarbij de temperatuur niet
extreem laag was, in de periode tussen 650 en 750 duizend jaar geleden (zie de pijltjes).
Bron: 'Ice cores reveal fluctuations in the Earth's greenhouse gases'
Thomas Blunier, Centre for Ice and Climate, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen

Van nature komt CH4 in de atmosfeer terecht door het ontsnappen ervan uit moerassen (dit "moerasgas" wordt gemaakt door bacteriën die plantenresten en ander biologisch afval onder afsluiting van lucht verteren tot turf) en uit natuurlijke aardgasreservoirs. Moerassen leveren ongeveer 70% van het "biologische" CH4 in de atmosfeer. De rest komt in de lucht via de spijsvertering van wilde dieren (die "winden" laten en mest produceren). De huidige concentratie van CH4 in de atmosfeer is hoger dan ooit in de afgelopen miljoen jaar. Deze is nu 224% van het CH4-gehalte tijdens de "natuurlijke" periode voorafgaand aan de industriële revolutie.

Het tegenwoordige gehalte aan atmosferische broeikasgassen
De huidige concentratie van CO2 (ruim 380 ppm) is ruim 1¼ maal hoger dan voor de industriële revolutie van de 19de eeuw en is niet veel hoger dan ooit in de afgelopen miljoen jaar. De hedendaagse hoge concentratie van CH4 (1,8 ppm, 2¼ x hoger dan voorheen) is echter wel extreem en kan mogelijk worden toegeschreven aan de sterk toegenomen intensieve veehouderij, aan uitbreiding van landbouwgrond ten koste van (oer)bossen, aan woestijnvorming en aan het gebruik van fossiele brandstoffen waarbij CH4 naar de atmosfeer "ontsnapt". Nauwkeurige gegevens over deze invloeden zijn echter nog niet beschikbaar.



Bron grafiek: 'Growth of Methane Concentration in the Atmosphere', Economy & Energy (Brazil), jrg IX, No 55 (April–May 2006)
Gegevens: 'Historic CH4 records from Antarctic and Greenland ice cores, Antarctic firn data, and archived air samples from Cape Grim, Tasmania',
D.M. Etheridge, L.P. Steele, R.J. Francey, and R.L. Langenfelds, Division of Atmospheric Research, CSIRO, Aspendale, Victoria, Australia.
(firn: rounded, well-bonded snow that is older than one year)



Terug naar Het goedkope olietijdperk is voorbij!.