131 jaar opwarming van de aarde in 26 seconden

Er mag dan nog wel discussie bestaan over de oorzaak, maar dat onze aarde opwarmt ten gevolge van de toename aan broeikasgassen (CO₂, CH₄,…) in onze atmosfeer, is een vaststaand feit.
Volgens gegevens van NASA’s  Goddard Institute for Space Studies (GISS) was in 2011 de gemiddelde aardtemperatuur  0,51°C hoger dan halfweg de 20ste eeuw.
Op onderstaande grafiek is duidelijk te zien hoe de stijging vooral sedert het einde van de jaren ‘70 zeer uitgesproken is (zie pijltje):.

Bron grafiek: NASA

Het GISS begon met de registratie van de gemiddelde aardtemperatuur in 1880 en gebruikt daarvoor gegevens afkomstig van meer dan 1000 metrologische waarnemingsstations verspreid over heel de aarde.
Sedert het begin van het ruimtevaart zijn daar ook satellietwaarnemingen bijgekomen.

Op basis van die gegevens heeft de Scientific Visualization Studio van het NASA Goddard Space Flight Center Scientific een filmmontage gemaakt waarop de evolutie van de gemiddelde aardtemperatuur sedert 1880 wordt weergegeven en hoe die evolutie verspreid was over onze aardbol.
Als referentie is de gemiddelde aardtemperatuur van de periode 1951-1980 gekozen. Die temperatuur wordt met wit weergegeven.
Temperaturen hoger dan die referentietemperatuur gaan gradueel van lichtgeel tot donkerrood voor de hoogste temperaturen.
Temperaturen lager dan die referentietemperatuur gaan gradueel van licht geel tot donkerblauw voor de laagste temperaturen.
In 26 seconden kunnen we zien hoe het met onze aardtemperatuur in de laatste 131 jaar de verkeerde kant is uitgegaan.
Ik wil niet pessimistisch doen, maar hoe gaan we dat ooit nog kunnen omdraaien?

Een onmiskenbaar nefaste evolutie.

Bron film: NASA

Over een beloftevolle CO2 slurper

Bijna iedereen is ervan overtuigd: er moet dringend iets gedaan worden aan het CO₂-gehalte in de atmosfeer willen we een klimaatcatastrofe vermijden en de even catastrofale verzuring van de oceanen intomen.
Dit groeiend bewustzijn doet wetenschappers overal ter wereld koortsachtig zoeken naar oplossingen voor dit wereldbedreigend probleem.
Het probleem zal niet opgelost worden door erover te praten. Of door de aanpak over te laten aan het populisme van de politici. De opeenvolgende mislukkingen van de klimaatconferenties tonen dit duidelijk aan.
Ik ben ervan overtuigd dat we onze hoop moeten stellen op wetenschappelijk onderzoek en op de technologische toepassing van dit onderzoek.

Scheikundigen van de University of Southern California, onder leiding van prof. G.K. Surya Prakash en prof. A. Goeppert hebben in dit verhaal recent een belangrijke stap gezet.
Ze zijn erin geslaagd om een goedkoop en gemakkelijk te maken materiaal te ontwikkelen dat op een omkeerbare wijze CO₂ kan adsorberen (= aan zijn oppervlak binden).
Het materiaal bestaat uit een basis van polyethyleenimine (PEI), een polymeermateriaal (een soort plastic dus), dat bedekt is met een laag zeer fijn poedervormig siliciumdioxide.
Het geheel kan in kolommen gepakt worden en opgehangen worden in schoorstenen en op andere plaatsen waar koolstofdioxide vrijkomt.
Het PEI-materiaal heeft niet alleen het voordeel van goedkoop te zijn, het kan CO₂ ook nog in zeer lage concentraties binden en ook in vochtige omstandigheden waar andere adsorbers het laten afweten.

Maar er zit nog een bijkomend interessant aspect aan de nieuwe vondst vast.
Het polymeer bindt de CO₂ moleculen, maar die binding is omkeerbaar: als het materiaal verhit wordt tot 100°C laat het de CO₂ terug los. Het materiaal kan dus herbruikt worden.
En… de CO₂ komt vrij..!?

Hoe de CO₂ komt vrij?
Waarom hebben ze dan zoveel moeite gedaan om dat broeikasgas op te vangen?
Momentje!
De onderzoekers laten het koolstofdioxide natuurlijk niet zomaar opnieuw de lucht in.
Ze zetten het via eenvoudige reacties om tot methanol (CH₃OH):
CO₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂O
CO₂ +2H₂O + elektrische stroom → CO + 2H₂ (+ 3/2 O₂) → CH₃OH
En methanol is dan weer ofwel als brandstof te gebruiken of verder om te zetten in allerlei andere stoffen.
Bij zoverre dat Prakash en Goeppert zelfs zeggen: “CO₂ is het probleem niet op aarde. Integendeel het is de oplossing!”.
Ze hebben er samen met Nobelprijswinnaar Chemie 1994, George Olah, een standaardwerk over geschreven: “Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy” waarin ze schetsen hoe methanol een alternatief kan worden voor onze slinkende voorraad aan fossiele brandstoffen.
Een synthese van dit werk kan je lezen in dit pdf-bestand.

Twee vliegen in één klap dus: het broeikasgas vangen en het dan omzetten in nuttige verbindingen.
Laat ons hopen dat dit snel zijn toepassing vindt, want zoveel tijd is er wellicht niet meer om het tij te doen keren…

1961: afkoeling van de aarde!?

De Scientific American van maart 2011 is al uit.
In elke maandelijkse aflevering van dit degelijk populair wetenschappelijk tijdschrift vind je de rubriek “50, 100 & 150 Years Ago”
Daarin wordt een artikel uit het tijdschrift van dat aantal jaren geleden aangehaald.

50 jaar geleden, dat was 1961.
Ik zat toen in het 4de jaar van de humaniora. De “derdes” zei men toen, want men telde de zes studiejaren in de middelbaar toen nog andersom: van zes naar één.
Uit wat de Scientific American laat lezen, blijkt dan men 50 jaar geleden ook helemaal andersom dacht over de klimaatsverandering op aarde.
Lees maar. Ik heb zelf het meest opvallende in rode kadertjes gezet.


Ik vat even samen.
Men vond toen dat de trend van opwarming die er sinds 1880 was, tot stilstand was gekomen. Men had zelfs vastgesteld dat sinds 1940 de temperatuur met 0,2 °F (d.i. is ongeveer 0,11°C) was gedaald, zowel op het noordelijk als op het zuidelijk halfrond.
Die daling had de vrees verminderd voor een “broeikaseffect” door het toegenomen verbruik van fossiele brandstoffen. Maar de reden voor de temperatuursdaling was onbekend.

In 2011 is een dergelijk artikel van amper 50 jaar geleden (een peulschil op geologische tijdschaal !) inderdaad "Food for Climate Skeptics” – koren op de molen van de hedendaags klimaatsceptici.
Maar het is wel de vraag hoe men over 50 jaar, in 2061, zal denken over wat er in 2011 in de media rondging over de opwarming van de aarde…

3D-TV in een indrukwekkend Luiks station

Vorige zondag bezochten Mia en ik en een paar vrienden de tentoonstelling SOS Planet in het Luikse spoorwegstation Guillemins.
Een merkwaardige uitstap om een paar redenen.
Maar de inhoud van de tentoonstelling zelf was daar niet de belangrijkste van.
De realiteit en de gevolgen van de klimaatsverandering werden in SOS Planet wel behoorlijk gepresenteerd, maar didactisch was het toch niet 100% in orde.
Naar gelang je door de opeenvolgende themazalen loopt wordt de informatie te overvloedig en de toon te drammerig. Ik kon het op het laatst niet goed meer opbrengen om nog de infopanelen en TV-schermen te lezen en aandachtig te bekijken. Teveel van het goede dus.
Wat niet betekent dat SOS Planet geen aanrader blijft. De boodschap die je meekrijgt is niet mis te verstaan: we moeten echt iets doen aan het klimaatprobleem.
De tentoonstelling blijft nog open tot 1 mei 2011 en heeft intussen al meer dan 60.000 bezoekers mogen ontvangen. Een succes dus.

Maar indrukwekkender dan de expositie was het gebouw waarin ze was opgesteld.
Het Guillemins-station is een schitterend stukje moderne architectuur.
Groots en groot, maar toch open, sierlijk, licht en luchtig.

De Spaanse architect Santiago Calatrava Valls heeft hier een juweeltje neergeplant.
Op zichzelf al een tripje naar de vurige stede waard.

En dan binnen in de tentoonstelling een tweede verrassing: 3D-TV zonder brilletje!
Je weet wel dat je om 3D-filmen te bekijken een anaglyphenbrilletje of een brilletje met polarisatiefilters nodig hebt.
Maar stilaan beginnen ook de “brilloze” 3D-TV’s op de markt te verschijnen.
In dat geval heeft men de brilletjes van de kijkers vervangen door een voorzetscherm dat vóór het eigenlijke TV-scherm wordt geplaatst. Dat scherm vervangt het brilletje.

Door eens van dichtbij zo’n scherm te gaan bekijken, kon ik vaststellen dat de 3D-TV die we in SOS Planet voorgeschoteld kregen, van het lenticulaire type was.
Het voorzetscherm bestaat dan uit een grote reeks cilindervormige lenzen, die er voor zorgen dat we met het linkse oog een beeld zien dat verschoven is ten opzichte van het beeld dat we met het rechtse oog zien. Onze hersenen recombineren die twee beelden tot een ruimtebeeld.
Je kan het effect van zo’n cilinderlens een beetje uittesten door bijvoorbeeld een tijdschrift tot een cilinder op te rollen en vóór u uit te houden. Bekijk nu het tijdschrift met afwisselend het linkse en het rechtse oog bedekt. Je zal merken dat het beeld dat je met het rechtse oog ziet wat verschoven is ten opzichte van het beeld dat je met het linkse oog.

Het systeem is niet perfect. Het 3D-effect is sterk afhankelijk van de plaats van de kijker ten opzichte van het scherm.
Op de tentoonstelling werd aangegeven dat je best recht vóór het scherm op zo’n 3 à 4 m van het scherm af moest staan. En dat was in zo’n druk bezochte ruimten bijna onmogelijk.
Maar ik was toch blij dat ik dit nieuw technologisch snufje eens kon (be)proeven.

Een mooi gebouw, een kersvers stukje technologie, een interessante tentoonstelling, een aangename namiddag met goede vrienden. Mijn zondag kon niet meer stuk…

‘t Is stil waar het niet waait

Ik wil het hier niet hebben over de spreekwoordelijke betekenis van die uitdrukking.
Neen het gaat over de letterlijke inhoud.

Mij is het nog niet zo opgevallen, maar Franse klimatologen lieten tijdens het voorbije weekend in Nature Geoscience weten, dat het de laatste decennia opvallend minder waait in China, maar ook in Amerika, in Australië en zelfs in Nederland en België.
Ze hebben windmetingen nageplozen van 822 weerstations over een periode van 1979 tot 2008.
En ze zijn tot de conclusie gekomen dat de windsnelheid in die periode met 10% is gedaald!

De reden van die afname van de windsnelheid is voor de onderzoekers niet helemaal duidelijk.
Er zijn geen opvallende veranderingen te merken in de atmosferische stromingen.
En de veranderingen die er zijn, zijn onvoldoende om als verklaring te dienen.
Een oorzaak zou volgens de wetenschappers kunnen liggen in een verruwing van het aardoppervlak, waardoor de wind afgeremd wordt.
Maar waardoor is het aardoppervlak dan wel ruwer geworden?
De Franse klimatologen denken dat door de klimaatverandering de bomen meer zijn gaan groeien!
En zoals mijn moederke mij al leerde: “hoge bomen vangen veel wind”…
Daarenboven zouden er in Rusland ook meer akkers in bossen zijn omgezet.
Meer bossen met hogere bomen dus.
Je kan dus blijkbaar niet overal over ontbossing spreken.

Als die onderzoekers het bij het rechte eind hebben wat betreft de oorzaak van de toenemende windstilte, dan ziet het er niet goed uit voor het rendement van windenergie als alternatieve energiebron. Want die zal dan gemiddeld ook wel met 10% afgenomen zijn.

Moeten we dan bomen kappen in de buurt van onze windmolenparken?
Hoe leg je dat aan de brave burger uit, nu die net warm gemaakt werd om meer bos aan te planten?
Of moeten we met die molens dan maar definitief mee naar zee trekken in plaats van bijvoorbeeld langs de E313 in Bilzen-Hoeselt?

Over het nut van droog…water!

Je leest het goed: droog water!
Scheikundigen zijn er in 1968 al in geslaagd om minuscule waterdruppeltjes te bedekken met een zeer dun laagje gemodificeerd en waterafstotend laagje SiO₂. Zand dus eigenlijk. En een wel zeer dun laagje: dikte-orde 10^-9m, dus een miljoenste van een millimeter!
Zo ontstaat er een droog poeder dat voor 95% uit water (H₂O) bestaat.
Zoals je hieronder kan zien, is het poeder een beetje vergelijkbaar met fijne suiker of bloem.







Zeer recent is de belangstelling voor droog water weer sterk toegenomen.
Op de 240ste National Meeting of the American Chemical Society in Boston presenteerde Dr Ben Carter van de University of Liverpool, de resultaten van zijn onderzoek aan droog water.
Het blijkt namelijk zo te zijn dat het bijzondere poeder drie maal meer CO₂ kan opslaan dan gewoon water.
Het ligt dus voor de hand dat men naar methodes gaat zoeken om met droog water het overtollige broeikasgas op aarde te absorberen en zó de klimaatsverandering aan te pakken.
Hoe men dat wil doen is nog niet duidelijk en zal nog veel studiewerk vragen.
Maar het is een feit dat overal ter wereld gezocht wordt naar middelen om het overtollige CO₂ aan banden te leggen.
Hoop doet leven!



Toen ik dit dr. Ben Carter via Ustream dit verhaal hoorde vertellen, moest ik terug denken aan wat mijn moederke lang geleden zei toen ze er aan twijfelde of we ons ‘s morgens wel goed gewassen hadden vóór we naar school vertrokken:
”Ge hebt u toch niet met droog water gewassen zeker?”
Ze zal het dan wel niet over dát droog water gehad hebben denk ik…

Little Bang

De Big Bang lag volgens onze beroemde Belg Abbé Georges Lemaitre aan het begin van het ontstaan van het heelal.
Een veel kleinere “bang” doet zich voor als zeepbellen ontploffen.

Maar ook die Little Bang is een uiterst merkwaardig en complex gebeuren.
Bekijk onderstaand hogesnelheidsfilmpje maar eens.
Het werd gemaakt door een groep onderzoekers van de Harvard University.
Ze publiceerden hun bevindingen deze week (10 juni) in Nature.

Een grote bel die ontploft, verdwijnt zo maar niet.
Ze wordt omgezet in een ring van nieuwe kleinere belletjes.
Het tweede deel van het filmpje laat dit duidelijk zien.

Deze studie van de Little Bang is niet louter een dure spielerei van fysici.
Volgens de onderzoeksgroep zal dit bijzonder bubbelgedrag zich overal voordoen waar bellen gevormd worden.
In schuimkoppen boven zeeoppervlakken bijvoorbeeld, waar ze de uitwisseling van gassen tussen het water en de lucht bepalen.
Inzicht in het gedrag van die bellen kan van belang zijn bij het opstellen van klimaatmodellen.
Of bij de fabricage van glas, waar bellen ongewenst zijn. Daar kunnen ingenieurs maatregelen treffen nu ze beter weten hoe bellen zich gedragen.

Je ziet het: barstende bellen zijn lang niet alleen maar kinderspel…

10 jaar aarde in 10 beelden

Scientific American vergast ons deze week op een diamontage met 10 beelden over onze aarde opgenomen door de Terra-satelliet van NASA.


Terra is in februari 2000 begonnen aan een 15 jaar durende missie.
De bedoeling: data verzamelen waarmee wetenschappers de evolutie in het klimaat en de omgevingsfactoren kunnen bestuderen.
Op basis daarvan kunnen wetenschappelijk verantwoorde prognoses gemaakt worden en kunnen gefundeerde adviezen gegeven worden aan de politieke beleidsmakers.

Scientific American toont ons in die montage een fotobloemlezing van markante waarnemingen die Terra in de voorbije 10 jaar gedaan heeft.
Als je op bovenstaand beeld klikt, zal je merken dat onze aarde in het voorbije decennium al heel wat heeft moeten incasseren.
Het is goed dat wij allemaal ons dat duidelijk realiseren.
Maar vooral diegenen die politieke verantwoordelijkheid dragen zouden hier rekening mee moeten houden en niet nodeloos energie verspillen aan pietluttige discussies.

SDO wordt nu echt wakker

Op 11 februari van dit jaar lanceerde NASA haar SDO-satelliet.
SDO staat voor Solar Dynamics Observatory. 

  
Met dit observatorium wil NASA onderzoek doen naar de oorzaak van de variaties in zonneactiviteit en de gevolgen daarvan voor onze aarde.
Wie de hele discussie rond de problematiek van de opwarming van de aarde een beetje volgt, weet hoe belangrijk de resultaten van dit onderzoek wel kunnen zijn.
Volgens sommigen is die opwarming een gevolg van de ongebreidelde menselijke activiteit en de daaruit volgende extreme CO₂-productie.
Anderen denken dat de reden te zoeken is in een verminderde zonneactiviteit: de zon zou de laatste decennia afwijken van haar mysterieuze 11-jarige cyclus van verhoogde activiteit.
Het gegeven dat de opwarming van de aarde bij uitstek een lange termijn verschijnsel is, vermoeilijkt het probleem.
SDO kan een belangrijke bijdrage leveren om het inzicht te verbeteren.

De SDO-satelliet is na een reis van 2,5 maanden en uittesten van de apparatuur zover gevorderd op weg naar de zon (150 miljoen km van ons vandaan!), dat hij ons sedert enkele weken de eerste fenomenale zonnebeelden kon bezorgen.

Foto - Credit: NASA / Goddard / SDO AIA Team

De rare kleuren van de foto zijn een gevolg van de opname in ultraviolet licht.
We zien dus de UV-straling die de zon produceert.
In de plasmaflarden die je links ziet zijn temperaturen van rond de 1 miljoen Kelvin gemeten.
Dus ook ongeveer 1 miljoen graden Celsius, want bij dergelijke hoge waarden is het verschil tussen graden Celsius en Kelvin verwaarloosbaar:
0 K = -273°C. Dus 1.000.000 K = 999.727°C ≈ 1.000.000°C.
Ter informatie: plasma is de zogenaamde vierde aggregatietoestand.
Bij lage temperaturen zijn veel stoffen vast (1ste aggregatietoestand). Verhogen we de temperatuur dan worden ze vloeibaar (2de aggregatietoestand). Verwarmen we verder dan gaat de vloeistof over in gas (3de aggregatietoestand). Verder verhitten tot extreem hoge temperaturen doet gassen overgaan in plasma (4de aggregatietoestand). Bij plasma is de temperatuur zo hoog dat de kernen en de elektronen van de atomen van elkaar losgekomen zijn.

Diezelfde protuberans van de foto hierboven is kort maar spectaculairder te zien in het filmpje dat door één van de instrumenten van de SDO, de AIA (Atmospheric Imaging Assembly) is doorgestuurd:

SDO belooft dus voor spektakel te zorgen.
Maar nog belangrijker zal het beter inzicht zijn in de werking van de ster waarvan alle leven op onze aarde afhangt.

Het Kopenhagen Wiel

Ik heb hier al eens laten horen dat ik in mijn vrije tijd (?!) graag aan fietsen sleutel: afregelen, herstellen, smeren,…
Fietsmechanica vind ik boeiend en… relatief eenvoudig.
Maar een fiets is tegenwoordig meer dan alleen maar mechanica.
Meer en meer komt ook daar de elektronica en de informatica van achter het hoekje loeren. 
Het was dan ook met veel belangstelling dat ik de artikels las over het nieuwe wiel dat door het Senseable City Laboratory van het gerenommeerd M.I.T. gisteren (15 december) werd voorgesteld.

Het MIT heeft een fietswiel ontworpen waarmee de afname van de bewegingsenergie (kinetische energie) wordt opgeslagen als de fietser remt (via een terugtraprem of “torpedorem” op het achterwiel).
Die opgeslagen energie kan dan gebruikt worden om de fiets gemakkelijker voort te laten bewegen bij bergop rijden b.v.
Bij het remmen wordt de vermindering in bewegingsenergie normaal in warmte omgezet en die gaat verloren in omgeving.
Maar bij dit wiel wordt die vrijgestelde energie gebruikt om een batterij op te laden die zich in de naaf van het achterwiel bevindt. 
Voor dit recuperatief remmen wordt het KERS-syteem (Kinetic Energy Recovery System) gebruikt, dat sinds dit jaar ook op de Formule1–bolides toegepast wordt.

The Copenhagen Wheel
Foto - Courtesy of the SENSEable City Lab

Het nieuwe wiel, met zijn opvallend brede rode achteras, werd gisteren voorgesteld in Kopenhagen, in het kader van de klimaatconferentie.
Het kreeg dan ook prompt de naam van Kopenhagen Wiel.
Er zit in dat achterwiel immers veel meer in dan alleen maar een batterij en een voortbewegingssysteem. Lees maar:

• een sensor die de luchtkwaliteit meet (CO₂-gehalte, NO_x-gehalte, temperatuur, luchtvochtigheid,…).
  Die meetgegevens kunnen doorgestuurd worden naar databanken waarmee luchtkwaliteit opgevolgd wordt
• een gevanceerde fietscomputer die je snelheid, afgelegde weg, calorieverbruik, trapcadans,… meet
• een elektronische anti-diefstal beveiliging, die het wiel bij diefstal blokkeert en de eigenaar per SMS verwittigt
• een GPS die je gevolgde route registreert, maar die je ook laat weten welke vrienden van je in de buurt fietsen en waar ze zich bevinden (zoiets als Google Lattitude – zie mijn bericht van 27 april dit jaar)

En al die meetgegevens worden draadloos, via een bluetooth verbinding, naar je smartphone gestuurd, die op je stuur gemonteerd wordt.
Dus alles compact, zonder draden, zonder aparte batterij.
Op het filmpje hieronder krijg je alles nog eens mooi op een rijtje.

Het ziet er wel interessant uit.
De kostprijs zou rond die van een doorsnee elektrische fiets liggen.
Ik zal er eens over nadenken als ik (binnen x jaar) de pedalen niet meer makkelijk rond krijg…

Kopenhagen 2009

De klimaatconferentie in Kopenhagen draait op volle toeren.
De media voeren hun showtjes op en maken ons “horendul” met verslagen, beelden, standpunten, discussies, beïnvloeding.
Politiekers van allerlei strekking proberen ons van hun grote gelijk terzake te overtuigen.
Is de mens oorzaak van een toenemende aardtemperatuur?
Of drijft de afnemende zonneactiviteit ons in deze eeuw eerder naar een temperatuurdaling en een uitgesproken ijstijd?

Dit is het moment waarop ik nood heb aan degelijke, evenwichtige informatie.
Een zeer goed voorbeeld daarvan vond ik onlangs op de site van Kennislink.

 
Neem eens de tijd om die pagina eens rustig maar grondig door te lezen.
Heel wat anders dan wat er de jongste dagen op radio, TV en in de kranten te zien, te horen en te lezen is.
Een verademend stuk informatie.

Roet in het eten?

Ik ga eens wat roet in het klimaat-eten gooien.
De media maken ons al maanden lang duidelijk dat

1. er een klimaatverandering aan de gang is waarbij de gemiddelde aardtemperatuur aan het stijgen is
2. de toenemende concentratie aan het broeikasgas CO₂ in de atmosfeer daar de voornaamste oorzaak voor is.

Van een kritische benadering van beide stellingen is er maar in zeer beperkte mate sprake.
De zogenaamde sceptici, die twijfelen aan de juistheid van die stellingen, hoor of zie je nauwelijks op radio of TV.
Dat wringt mij.
Ik voel mij niet bevoegd om een oordeel uit te spreken.
Ik zal dat hier dus ook niet doen.
Maar ik wil toch ook even de standpunten van een tweetal sceptici te laten horen.

In een audio-bestand eerst het standpunt van Salomon Kroonenberg, emeritus hoogleraar toegepaste geologie aan de Technische Universiteit Delft over de al dan niet opwarming van de aarde. Hij beantwoordt een vraag daarover gesteld door Martin Gaus in het Teleacprogramma De Kettingvraag - Hoe?Zo-Radio

En dan prof. Cees De Jager over de rol van het broeikasgas CO₂
en de zon in de opwarming van de aarde (als die er al echt is).


Ik hoop dat wetenschappers zich niet voor politieke karretjes laten spannen.
En dat mediabonzen bereid zijn om (meer?) objectief te berichten over dergelijke belangrijke thema’s. Zomaar op de populaire kar springen is daar zeker geen goed voorbeeld van.

Groenland smelt, de zeespiegel stijgt langzaam

In het verlengde van mijn blogbericht van vorige donderdag heb ik dit keer een veel dramatischere mededeling te doen: het landijs op Groenland smelt langzaam weg!
Donderdag legde ik al uit waarom het afsmelten van de ijspoolkappen op de poolzeeën geen stijging van de zeespiegel veroorzaakt.
Maar het wegsmelten van landijs op Groenland, dat is andere koek.
Dat betekent meer water bij de zeeën en dus stijgt globaal de zeespiegel!


In Science van 13 november publiceren een groep geologen van de universiteit van Utrecht onder leiding van Michiel van den Broeke, een artikel waarin ze uit de doeken doen hoe snel het smelten van het Groenslands landijs vordert en het effect op de daarvan op de zeespiegel.
Hier vind je het pdf-bestand van deze publicatie.

Uit hun metingen blijkt dat tussen 2000 en 2008, Groenland 1500 kubieke kilometer aan ijs verloren heeft. Dit verlies is een gevolg van het meer afsmelten van sneeuwmassa’s, maar ook van het afschuiven van gletsjers in zee.
De wetenschappers stellen ook vast dat de afname versnelt.
Door die afname steeg de globale zeespiegel in die periode een gemiddeld met 0,46 millimeter per jaar.
Die stijging, veroorzaakt door het Groenlands smeltwater, is door de warme zomers in Groenland sinds 2006, toegenomen tot 0,75 mm per jaar.
Het afsmelten van het Groenlandijs draagt daarmee voor ongeveer 1/6 bij tot de totale globale zeespiegel stijging die gemiddeld 3 mm per jaar bedraagt.
De overige 5/6 worden veroorzaakt door onder andere het afsmelten van gletsjers elders ter wereld en het uitzetten van de watermassa van de oceanen ten gevolge van de toenemende aardtemperatuur.

Bron: IPCC ( Intergovernmental Panel of Climate Change) - door mij vertaald.

Ik hoop dat de deelnemers aan de klimaattop van Kopenhagen (7-18 december) bereid zijn om efficiënte maatregelen te treffen.
Ik hoop dat ze voor 3 mm stijging per jaar hun schouders niet ophalen.

Over smeltende ijskappen, Frank Deboosere en Archimedes

Frank Deboosere heeft het deze week in zijn weerpraatjes gehad over de opwarming van de aarde.
Eergisteren liet hij zien hoe de ijskappen van de noordpool de laatste decennia zijn afgenomen.
Hij had het dan niet over landijs, maar over de ijsplaten van de poolzee.
En toen zei Frank iets in de zin van: “met dat afsmelten van die poolkappen zal het zeeniveau niet stijgen. Maar als het landijs van Groenland zou gaan smelten door de opwarming, dan gaat de waterspiegel van de zee wel omhoog”.
Frank zei dat zo maar langs zijn neus weg.
”Hoe kan dat nu?” zei Mia. “Waarom doet het smelten van de poolkappen het zeeniveau niet stijgen?”
Mijn fysicahart jubelde!
Ik zag Archimedes weer uit zijn marmeren bad springen en in zijn blote flikker de Griekse kasseistenen oprennen: “Eureka, eureka, ik heb het gevonden!”


Want het is inderdaad de ouwe Griek die ons de oplossing biedt voor het raadsel.

Ik hoop dat jullie het (net als Mia) niet erg vinden dat ik hier een klein beetje fysica bovenhaal?
Voor de eenvoud stel ik een poolkap op zee voor door een ijsblokje in een bakje water:
 
Op dat blokje ijs werken 2 krachten:

1. de zwaartekracht (= het gewicht van het ijsblokje) naar beneden
   Deze kracht is in het rood aangeduid.
   Die kracht grijpt aan in het zwaartepunt. Dit is het rode punt in het midden van het gehele blokje.
   
2. de opwaartse kracht vanwege de vloeistof.
   Deze kracht is in het groen aangeduid.
   Die kracht werkt alleen op het ondergedompelde deel (=geel) van het ijsblokje. Hij grijpt daarom aan in het midden van het gele deel.
   Het is die opwaartse kracht die ons door Archimedes bekend geworden is.
   Archimedes toonde aan dat die opwaartse kracht gelijk is aan het gewicht van het water dat door het ijsblokje is weggeduwd. Dus gelijk aan het gewicht van een hoeveelheid water met hetzelfde volume als het gele deel.

Aangezien het ijsblokje drijft zijn die twee krachten aan elkaar gelijk: het ijsblokje weegt evenveel als de hoeveelheid water dat door het ijsblokje is weggeduwd.
Als het ijsblokje nu begint te smelten, verandert het gesmolten ijs in water.
Het gewicht van het ijsblokje vermindert dus, maar het blijft drijven.
Dus moet ook de opwaartse kracht evenveel verminderen.
Dus moet ook de hoeveelheid water die door het ijsblokje verplaatst wordt, even veel verminderen als de hoeveelheid water dat er door smelten is bijgekomen!
Het niveau verandert dus niet.

En wat waar is voor het ijsblokje in het bakje, is ook waar voor de poolkappen in de poolzee.
Mia had het begrepen zei ze.
Jullie ook hoop ik.

In elk geval: als er nog eens iemand praat over het stijgen van de zeespiegel door de klimaatsverandering, weet dan dat dit enkel kan door afsmelten van landijs en niet door het smelten van de poolkappen in de poolzee. 
Zeg maar dat Archimedes (en Deboosere en… Tavernier) het gezegd hebben.

Luchtballonnen

Bij de heerlijk zachte nazomeravondjes van de laatste week, zie je ze weer volop sierlijk zweven: de luchtballonnen.


Maar is het jullie ook al opgevallen dat je die luchtballonnen vooral in de vooravond ziet en niet overdag?
Ik had wel een vermoeden waarom dat zo is, maar een speurtochtje op internet gaf me snel een bevestiging: het heeft te maken met thermiek.


De zon verwarmt het aardoppervlak en dat aardoppervlak verwarmt op zijn beurt de onderste luchtlagen. Die onderste lagen krijgen daardoor een kleinere dichtheid en gaan stijgen.
Ze duwen daarbij de bovenste koude lagen naar beneden.
Er ontstaat dus een verticale luchtstroming ten gevolge van het temperatuurverschil in de luchtlagen: thermiek (zie figuur).

Het gevolg van die thermiek: onstabiele lucht.
En dat kunnen luchtballonnen missen als kiespijn: in onstabiele lucht worden ze zeer moeilijk bestuurbaar.
De vliegmomenten liggen dus voor de hand: op een zomervooravond, als de opwarming van de aarde door de zon veel minder is dan overdag.
Maar ook ‘s morgens vroeg in de zomer kan het. En op winterdagen ook overdag. Want ook dan is de lucht stabiel en kan er veilig “ballongevlogen” worden.
Maar dan zie je dat natuurlijk veel minder.
Want wie gaat er nu zo’n pleziervluchtje boeken bij het krieken van de dag of bij een paar graden boven nul?
Tenzij je een echte freak bent natuurlijk…

Lachgas: niet zo’n leukerd!

Iedereen heeft de dag van vandaag de mond en de pen vol over de opwarming van de aarde ten gevolge van de overproductie aan CO₂.
Dat CO₂ houdt de infrarode (warmte)straling tegen die de aarde, na een dagje opwarmen, de ruimte wil insturen.
Het bekende serre-effect dus. CO₂ is een zogenaamd broeikasgas.


Over andere boosdoeners in dezelfde sector hoor je minder.
Die zijn dus (tot nu toe toch) minder populair in de media.
Maar dat wil niet zeggen dat ze minder schadelijk zijn.
Neem nu lachgas b.v.
Distikstofmonoxide of stikstof(I)oxide of N₂O.


Dit gas werd en wordt gebruikt in de anesthesie als kalmerend en verdovend middel.
De spierverslapping in het aangezicht die daarmee gepaard gaat verklaart wellicht de naam: er (kan) een (min of meer) lachende uitdrukking op je gelaat verschijnen.

Maar als dat gasje de lucht ingaat, begint het ambetant te doen.
En het gaat de lucht in.
In mindere hoeveelheden weliswaar dan CO₂, maar toch nog 10 miljoen ton per jaar. En dat gaat in stijgende lijn.
De landbouw, zowel de "biologische" als de "industriële" landbouw (34%) en de industrie (38%) zijn de grootste producenten. Maar ook de verbranding van fossiele brandstoffen, het autoverkeer en afvalverbranding, dragen hun steentje bij.

Eénmaal in de bovenste atmosfeerlagen begint het lachgas aan zijn kwalijk werk te doen.
Het is een veel sterker broeikasgas dan CO₂.
Volgens de EPA (United States Environmental Protection Agency)
draagt het meer dan 300 maal meer bij tot de opwarming van de aarde dan CO₂.

Maar dat is nog niet alles.
N₂O is ook een zeer bedreven in het aantasten van de ozonlaag.
En die ozonlaag is van fundamenteel belang om het leven op aarde in goede banen te houden. Ze houdt immers de hoog-energetische UV-straling tegen die o.a. huidkanker kan veroorzaken.
In een recent nummer van Science hebben wetenschappers van de Amerikaanse National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) een studie gepubliceerd waarin ze stellen dat N₂O in de 21ste eeuw veruit de meest dominante vernietiger van ozon aan het worden is, veel sterker dan de CFK’s (chloor- en fluorhoudende koolstofverbindingen).
Komt daarbij dat de uitstoot van N₂O niet is geregeld in het Montreal Protocol zodat er geen uitstootlimieten vastgesteld zijn.
Het wordt dus hoog tijd dat daar iets aan gedaan wordt. Zowel voor het opwarmingsprobleem als voor het ozongat.

En het wordt ook tijd dat de media in hun berichtgeving over de opwarming van de aarde ook eens wat aandacht aan lachgas besteden.
Want lachgas? Helemaal niet om mee te lachen!

Kwestie van het hoofd koel te houden

Al zou je er soms aan twijfelen: mensen hebben de best ontwikkelde hersenen van alle levende wezens op aarde.
Mensen hebben in elk geval het grootste hersenvolume. Ze hebben dus principieel de meeste kans om hersenen te gebruiken.

Zo’n 2,5 miljoen jaar geleden is onze herseninhoud toegenomen van 600 ml tot ongeveer één liter.
In die periode waren de Homo Habilis en de Homo Erectus de mensensoorten die de aarde bevolkten.

Voor evolutionisten is het altijd een probleem geweest om te achterhalen hoe ons brein zo is kunnen groeien.
Het is immers zó dat onze hersenen, zelfs in rusttoestand, gonzen van de activiteit. Ze produceren daarbij heel wat warmte.
Om goed te kunnen werken, moet er dus ook een behoorlijke koeling kunnen gebeuren.
Axel Kleidon van het Max Planck Instituut voor Biogeochemie in Jena, Duitsland, heeft in het tijdschrift Climatic Change een studie gepubliceerd waarin hij aantoont, dat zelfs in onze tijd, bewoners in tropische streken het moeilijk hebben om de warmte geproduceerd door de hersenactiviteit, weg te werken.
Laat staan dat de primitieve aardbewoners van 2,5 miljoen jaar geleden, zonder airco, zonneschermen, koele huizen,… daar wel zouden in geslaagd zijn. Zeker als je weet dat de aardtemperatuur toen hoger was dan nu!

Hoe konden onze hersenen dan 2,5 miljoen jaar geleden toch bijna verdubbelen? Meer hersenen betekent immers meer warmte produceren en dus meer koeling nodig.
Biologen David Schwartzman en George Middendorf van de Howard University in Washington DC menen het antwoord gevonden te hebben.
Ze publiceerden in hetzelfde nummer van Climatic Change een artikel waarin ze berekenen dat de Homo Habilis met zijn kleinere herseninhoud, zijn grijze materie nog soepel aan het werk kon houden bij de toen heersende temperaturen. Maar de Homo Erectus, met zijn grotere hersenmassa, had een daling van de luchttemperatuur van 1,5°C nodig om oververhitting van zijn "bovenkamer" te voorkomen.
En wat blijkt nu volgens Schwartzman en Middendorf? Voor die noodzakelijke daling heeft de Pleistocene of Kwartaire IJstijd gezorgd! Die begon inderdaad zo’n 2,5 miljoen jaar geleden en hij duurt nog altijd voort.

Zonder die temperatuurdaling liepen we hier niet. Of tenminste niet met een even gevulde hersenpan. Daar zou de “survival of the fittest” wel voor gezorgd hebben.

Zie jij ook het probleem, nu de opwarming van de aarde blijkbaar onontkoombaar is? En volgens alle tekenen de Kwartaire IJstijd stilaan op zijn laatste benen loopt ?
Het zal niet simpel zijn om ons grote hoofd koel te houden.
Zelfs niet als we weinig mijmeren.

Raindrops keep falling on my head

De laatste weken zitten we terug met een typische Belgische zomer.
Mooie zonnige periodes wisselen elkaar af met een ferme “drasj nationale”.
Voor alle veiligheid neem je dus best een paraplu mee als je er op uit trekt. Want als je die vergeet kan je wel eens van een “natte reis” thuis komen.

Als Sint-Pieter je dan toch verrast en zijn hemelsluizen onverwacht openzet, dan moet je spurten om je hemd en al de rest droog te houden. En dan denk je waarschijnlijk niet na over de grootte van de regendruppels die uw koppeke bombarderen.

Maar er zijn mensen die zich daar wel zorgen over maken.
Je zou als een simpele (soms) nadenkende Vlaming kunnen veronderstellen dat de druppels die op je hoofdje te pletter slaan, brokstukken zijn van grotere druppels die bij het naar beneden vallen onderweg tegen elkaar botsten en uiteengespat zijn. Of dat sommige druppels de som zijn van botsende kleintjes die zó versmolten zijn tot een groter waterbolleke.
Dan denkt ge toch iets te simpel Vlamingske!

Franse wetenschappers van de Université de Provence, onder leiding van Emmanuel Villermaux, hebben regendruppels eens grondig onder de loupe genomen.
Het resultaat van hun studie is eergisteren gepubliceerd in Nature Physics.
Ze hebben er hoge snelheidscamera’s op losgelaten. En zo hebben ze aangetoond dat er geen botsingen nodig zijn om de kleinere regendruppels te doen ontstaan.
De kleinere druppels ontstaan gewoon door het uit elkaar vallen van individuele geïsoleerde grotere druppels.
Die grote druppels gaan tijdens hun val eerst uitvlakken tot platte pannenkoeken, die, als ze dunner worden, een luchtzak vormen die groeit en groeit tot hij plots openbarst in vele kleine natmakertjes.
Dit is schitterend te zien op het volgende filmpje:


Denk daar nog eens aan als je zonder paraplu door een plensbui loopt de volgende dagen.
Ik ben er zeker van dat je dan de nattigheid minder zal voelen.

Ik mijmer intussen wel even over het nut van zo'n onderzoek…

Over witte auto’s en zwarte negers

Gisterenmorgen iets na halfacht was er op Radio2-Limburg een schitterend sappig interview met een pechverhelper van de VAB.
Het ging over de gevolgen van de hoge zomerse temperaturen voor de auto en vooral voor hen die erin moeten als zo’n vierwieler een tijdje in de zon heeft staan bakken.
In witte of lichtgekleurde auto’s met lichtgekleurde autozetels, kan de temperatuur tot zo’n 40°C worden zei de man.
Maar in zwarte of donkergekleurde auto’s met donkere binnenbekleding kan het wel 55°C en meer worden zei hij.


Ik vroeg mij af of hij gemeten temperaturen hanteerde. En jawel hoor: op de site van de VAB vond ik die waarden terug in de resultaten van een warmtestudie.
In elk geval, de waarheid achter zijn verhaal was duidelijk: donkere oppervlakken absorberen veel stralingsenergie en warmen daardoor op. Licht gekleurde oppervlakken weerkaatsen veel stralingsenergie en warmen daardoor minder op.

Oké, maar hoe zit dat dan met de negerkes?
Waarom zijn die dan niet wit? Ze leven toch permanent bij intensere zonnestraling. En wit weerkaatst toch en maakt minder warm?
En waarom hebben ze nog uitgerekend donker haar ook?
Bleke blondjes zouden daar toch beter passen?

Hola, niet te simpel doen!
Hier is wat anders aan de hand.
Hier komt Darwin van achter het hoekje kijken: survival of the fittest!
De best aangepaste heeft de beste overlevingskansen.
En in streken met intense zonnestraling zijn de best aangepasten, die welke de hoogste concentratie aan het UV-absorberend huidpigment melanine in de cellen van hun opperhuid hebben.
En dat zijn donkerhuidige mensen.

Hierboven zie je een stukje van de structuur van eumelanine. Dit is de melaninevariant die in hoge concentraties voorkomt in de pigmentcellen (melanocyten) van de opperhuid én in het haar van donkerhuidige mensen.


Die hoge concentraties aan eumelanine zorgen voor de donkere huid- én haarkleur.
Maar belangrijker is dat eumelanine zeer sterk de ultraviolette straling uit het zonlicht absorbeert.
Daardoor kunnen de energierijke UV-stralen vrijwel niet doordringen tot de celkernen.
Ze kunnen dan ook geen wijzigingen aanbrengen in de DNA-structuur en dus ook niet leiden tot mutaties die huidkanker kunnen veroorzaken.
De natuurlijke selectie heeft er dus voor gezorgd dat donkerhuidigen en donkerharigen de beste overlevingskansen hadden in die UV-lichtrijke omgeving.
Die selectie is de goede geweest: liever iets warmer zonder kanker dan iets koeler met kanker.
Het is een vaststaat feit dat negroïde mensen veel minder huidkanker krijgen dan blanken.

Eén nadeeltje toch van dit selectiegebeuren. In onze westerse multiculturele samenleving zie je tegenwoordig veel donkerhuidigen die naar onze streken gemigreerd zijn met de hoop op betere leefomstandigheden. Maar bij ons is er wel minder zonlicht. En dat zonlicht, wordt bij de negroïde mensen die hier rondlopen, bijna volledig weggefilterd door de melanine in de huid. Zo kan er bij die mensen een tekort aan vitamine D ontstaan. Want vitamine D wordt in de huid gevormd uit cholesterol, maar alleen als er voldoende UV-licht kan doordringen.
Met de geringere zonnestraling en de sterke filtering door de donkere huid, is dit problematisch. Negers die in onze streken verblijven vertonen dan ook regelmatig een aantal ziekten als gevolg van gebrek aan vitamine D.

En blondjes (vrouw of man) worden in de hete zomerse dagen van tegenwoordig nóg blonder.
Want de UV-stralen, die door de lage melanineconcentratie bijna niet tegengehouden worden, maken de weinige melanine nog kapot ook. Daardoor wordt het blonde kopje nog bleker.
Maar ze kunnen wel het hoofd beter koel houden.
Alhoewel…

Waarom gaat een dom blondje bij gevaar in de koelkast zitten?
Zo probeert ze haar hoofd koel te houden.

Even mijmeren over het CO2 –probleem.

Tijdens het weekend kwam er een laatstejaars van het middelbaar onderwijs in extremis nog een beetje uitleg vragen over koolstofchemie.
Het verbranden van koolwaterstoffen kwam daarbij ter sprake.

Koolwaterstoffen (KWS) zijn relatief eenvoudige stoffen die, zoals hun naam het duidelijk maakt, maar uit 2 atoomsoorten zijn opgebouwd: koolstof (C) en waterstof (H).
Een belangrijke groep van die KWS zijn in gebruik als brandstoffen: benzine, mazout, diesel,…
En bij die verbranding, komt energie vrij. Grotendeels onder de vorm van warmte.
Maar bij die verbranding wordt er ook CO₂ en H₂O gevormd.
Als we b.v. butaangas verbranden, verloopt de volgende reactie:

Ook bij biologische processen worden er koolstofverbindingen verbrand en ontstaat er CO₂ en H₂O.
Zolang die CO₂-productie de spuigaten niet uitloopt, kan de natuur die CO₂ via fotosynthese weer wegwerken en er zelfs bruikbare suikers en zuurstofgas van maken.

Maar!
De CO₂-productie loopt spijtig genoeg wel degelijk de spuigaten uit!
De fotosynthese kan niet meer volgen.
De CO₂- concentratie in de aardse atmosfeer neemt toe en zorgt voor een serre-effect. De aarde warmt op.

Mijn student wist dat ook allemaal.
En hij stelde de vraag waarom we het CO₂-probleem niet zouden oplossen door, via een chemische reactie, de CO₂ te splitsen in C en O₂.
Een goede vraag waar we eventjes over “doorgeboomd” hebben.

De wet van het behoud van energie leert ons: als er bij de verbranding van C tot CO₂ energie vrijkomt, dan zal er bij de splitsing van CO₂ in C en O₂ energie nodig zijn.
Van waar halen we die energie?
Toch niet uit de verbranding van aardolie of kolen zeker, want dan maken we meer CO₂ dan we kunnen splitsen omdat geen enkel proces met 100% rendement verloopt.
Zo eenvoudig is het dus niet.

Maar misschien kan zonlicht wel als energiebron gebruikt worden om die splitsing te realiseren.
In de Amerikaanse Sandia National Laboratories is men naarstig op zoek om CO₂ en H₂O met geconcentreerd zonlicht om te zetten in CO, H₂ en O₂.

Zoals je hierboven kan zien, kan CO + H₂ omgezet worden tot methanol.
En methanol kan als nuttige uitgangsstof voor de synthese van veel andere stoffen gebruikt worden.
Zelfs als men methanol verbrandt (als vervanger van benzines b.v.), dan is de CO₂-productie beduidend minder dan bij de verbranding van KWS: zie het cijfertje vóór CO₂ in de laatste reactie en dat vóór de CO₂ in de allereerste reactie van dit bericht.

Je ziet dat er koortsachtig naar oplossingen voor het CO₂-probleem gezocht wordt.
En om goed inzicht te krijgen in het probleem en de zoektocht naar oplossingen, is een beetje chemie nooit weg.
Mijn student had dat ook wel begrepen.
Ik hoop dat hij het goed doet op zijn examen.
Ik duim in elk geval.