Copernicus, voorheen GMES (Global Monitoring for Environment and Security – Mondiale monitoring voor milieu en veiligheid), is het Europese programma voor de vorming van een Europese capaciteit voor aardobservatie. Op de Copernicus website zijn onder meer zgn. ‘Climate bulletins’te vinden die de aktuele stand van zaken van de klimaatverandering in Europa weergeven (https://climate.copernicus.eu/climate-bulletins)
In het bulletin van november 2020 (highlights) wordt de huidige klimaatmisère samengevat:
Globally, last month was the warmest November on record, by a clear margin. For Europe, November tied for second warmest on record
In the Arctic, Second lowest sea ice extent for November since satellite measurements began in 1979. Meanwhile, in the Antarctic levels sea ice extent was close to average, but with large regional variability
Much of the globe experienced drier-than-average conditions with below average precipitation, including most of Europe. However, there were notable wetter-than-average in some regions, especially areas of North America and the Philippines affected by tropical storms
Hoe is dit alles te begrijpen in een andere context dan die van het versterkte broeikaseffect veroorzaakt door een overmaat kooldioxide?
Op deze bladzijde hoop ik duidelijk te kunnen maken dat wat we zien, evenzeer en misschien nog wel meer voor de hand liggend, een Gaiaans reactiemechanisme zou kunnen zijn.
Kringlopen
Vooral na de tweede wereldoorlog heeft de toepassing van fosfaat in de landbouw (en de aangrenzende natuur) een hoge vlucht genomen. Het is een onmisbaar element om plantengroei te stimuleren en het heeft ervoor gezorgd dat ondanks de enorme groei van de wereldbevolking nooit de voorspelde ‘Mathusiaanse rampspoed’ is ontstaan.
Ditzelfde van nature zeer schaarse fosfaat zorgt echter via allerlei kanalen (grondwater, verspreiding door flora en fauna, regen, etc), ook voor een bemesting van voorheen voedselarme natuur, de natuurlijke ecosystemen van voedselarme gronden worden daardoor steeds verder verdrongen.
De restproducten van de enorme extra groen-productie in de landbouw, die uitspoelt naar de rivieren en uiteindelijk naar de wereldzeeën, zorgt hier ook voor een extra stimulans van de algengroei.
Dit eens temeer omdat ook de natuurlijke begrazing van de algen niet opgewassen lijkt tegen de felle groeisprints van de algen. Het is namelijk ook nog zo dat de natuurlijke ecosystemen van het water ernstig worden benadeeld door een constante overbevissing die momenteel plaatsvindt.
Dit heeft samen een catastrofale uitwerking op de zeeën, waar nu zgn. ‘dead zones’ ontstaan. Daar waar nog onvoldoende zuurstof in het water aanwezig is om ook maar enig leven mogelijk te laten zijn. Grote delen van bijvoorbeeld de Golf van Mexico, de Baltische zee en de Golf van Oman (de grootste van allemaal) zijn dood, om alleen in de tijd van de algenbloei even kort op te leven.
Emissiviteit
Oppervlakken met een hoge absorptie, maar lage emissiviteit zorgen dat zonlicht wel opgevangen kan worden, maar niet meteen verloren gaat. Hoe groot is het belang van emissiviteit bij de bepaling van het broeikas-effect?
Veranderingen in de emissiviteit van het zeewater waren volgens Hartwig Volz een van de belangrijkste oorzaken daarvoor dat er een middeleeuws klimaat optimum ontstond, net zoals een omgekeerde verandering verantwoordelijk was voor de kleine ijstijd. Volgens Volz zou een toenemende windsnelheid zorgen voor een veranderende emissiviteit, maar deze bewering kon niet worden geverifieerd door hierop gericht nader onderzoek.
Er is echter en natuurlijk fenomeen wat wel degelijk zorgt voor een invloed op de emissiviteit van het zeewater, nl. Algenbloei. Het is dan misschien geen toeval dat het einde van de het Last Glacial Maximum samenviel met een ongekende productiviteitsexplosie van algen op een voor het klimaat belangrijke semi-permanente lagedrukgebied bij de Aleotische eilanden.
Algenbloei
Recent onderzoek laat zien dat de bloei van blauwalgen bepaald onverwachte aspecten heeft die ook van invloed zouden kunnen zijn op het klimaat van kustbewoners?
Algenbloei blijkt op velerlei fronten samen te hangen met de temperatuur van een gebied. Zo werd voor de Baltische zee/ Oostzee vastgesteld dat door de hier optredende blauwalg-bloei zowel de watertemperatuur (emissiviteit) als ook het zoutgehalte van het zeeoppervlak wordt beïnvloed. Omdat zeezout een van de belangrijkste wolkenvormde kernen levert, is het effect hiervan dat de neerslag in het gebied veel geringer is dan verwacht kan worden. De Duitse provincie Meckelenburg-Vorpommern is hierdoor jarenlang de meest zonnige provincie van Duitsland geweest, wat je, van de meest Noord-Oostelijke provincie van Duitsland toch niet echt zou verwachten.
Zonneschijn in de Lage (buur)Landen
Statistische data uit Nederland en Duitsland laten zien dat de theorie zoals hier behandeld misschien nog niet zo vreemd is als zij lijkt.
Wanneer het Gaia-model serieus moet worden genomen dan zijn micro-organismen verantwoordelijk voor miljarden jaren vrij constante temperaturen. Het is dan ook goed om even naar de klimatologische trukendoos van de algen te kijken en dan meer in het bijzonder die van degene die in het Nederlands de sierlijke naam “Bruine slijmalg” heeft gekregen, uiteraard beter bekend als ‘de Schuimalg’.
Op deze site wil ik de stelling verdedigen dat de biologie van de schuimalg en het optreden van de curieuze maand april in Europa, een aanleiding geeft om de aloude CLAW-theorie van Lovelock te herzien. Maar ook blijkt, wanneer de ‘algenproblematiek’ serieus genomen wordt, dat het misschien wel helemaal geen toeval is dat juist de gebieden rondom de Golf van Oman en die van de Golf van Mexico zo zwaar worden getroffen door de ‘klimaatverandering’.
Europese cultuurgeschiedenis
De menselijke invloed op het klimaat, maar dan al gedurende eeuwen…
Als er één belangrijke spin-off is geweest van het hockeystick schandaal, dan is het wel de ruimte en toegankelijke informatie die onderzoekers hebben gekregen over de klimaatontwikkelingen van de laatste tweeduizend jaar. Is hier misschien nog een patroon in te ontdekken wat samen zou kunnen hangen met de theorie zoals die in deze pagina uiteen is gezet?
Kringlopen
In het zeer aanbevelingswaardige artikel van H. Donkers en B. van Vijfeijken (oktober 2016) wordt het belang van fosfaat voor het leven op de volgende wijze onder woorden gebracht:
“Voor het leven op aarde is fosfor even belangrijk als water, koolstof en zuurstof. Fosfor is een vitale component van de celwanden en het dna van micro-organismen, planten, dieren en mensen. Vooral voor de vorming van botten en tanden is het essentieel. Het mineraal speelt verder een belangrijke rol in onze spijsvertering en de regulering van talrijke processen in ons lichaam zoals het functioneren van ons zenuwstelsel. Veel chemische reacties in ons lichaam zijn afhankelijk van fosfor. Het komt niet in pure vorm voor in ons lijf (pure fosfor is zelfs gevaarlijk en ontbrandt spontaan als het met zuurstof in aanraking komt), maar gaat altijd een verbinding aan met andere stoffen (fosfaatverbindingen).
Voor fosfor bestaan geen alternatieven of substituten. De chemicus Isaac Asimov noemde het element in 1959 dan ook the bottleneck of life en waarschuwde toen al voor tekorten.”
Fosfor komt van nature voor in bodems, maar altijd in wisselende hoeveelheden en altijd in zeer lage concentraties. Von Liebig ontdekte in 1840 dat fosfaat waarschijnlijk de meest beperkende factor was bij plantengroei.
Hiermee werd ook wetenschappelijk onderbouwd wat de waarde van bemestende stoffen voor de plantengroei. Fosfaat komt immers in grotere hoeveelheden voor in organische mest, plantenresten en ook menselijke fecaliën. Het duurde dan ook niet lang voordat ook de fosfor-kringloop (in navolging van die van stikstof) werd ontdekt.
De ontdekking van Von Liebig had tot gevolg dat er zich een vraag ontwikkelde naar andere stoffen die ook konden bijdragen aan het verbeteren van de fosfaatspiegel van landbouwgronden. Op die manier werd er ook Thomasslakkenmeel (fijngemalen hoogovenslakken van fosfaatrijk ijzererts) op de landbouwgronden toegepast, naast meer voor de hand liggende bronnen als beendermeel en guano (mest van zeevogels en vleermuizen).
Begin vorige eeuw werd er voor het eerst anorganisch fosfaaterts op grote schaal gewonnen, wat vooral na de Tweede Wereldoorlog op grote schaal (met groot landbouwkundig succes) werd toegepast.
De natuurlijke fosfaatkringloop duurt echter miljoenen jaren. Fosfaat komt vrij bij de verwering van gesteenten (al dan niet een handje geholpen door de vegetatie) en wordt vervolgens, na intensief gebruik als organische stof getransporteerd naar de kustzeeën, waar het tot afzettingsgesteente wordt omgevormd. Deze kunnen later weer opgeheven worden (tektonisch of klimatologisch) om vervolgens weer opnieuw deel uit te maken van de kringloop. Daarnaast komen ook bij vulkaanuitbarstingen en opwellend oceaanwater (Peru) grote hoeveelheden fosfaat vrij.
Het zal duidelijk zijn dat de grote hoeveelheden fosfaat die op dit moment worden toegepast, zorgen voor een forse ontwrichting van de >natuurlijke kringlopen. Saillant detail is dat van de totale hoeveelheid fosfaat die op dit moment wordt gewonnen, slechts 20 procent in de vorm van voedsel voor de mens beschikbaar komt. De rest verdwijnt door tal van oorzaken als bodemerosie, voedselconversie, uitspoeling en voedselresten/verspilling. Met het oog op de dreigende uitputting van de fosfaatreserves (wat vermoedelijk al tussen 2030 en 2070 al gaat plaatsvinden volgens de meest recente inschattingen van experts) is dit een onhoudbare situatie. Alle extra fosfaten zorgen echter niet alleen voor een ongekende verhoging van de voedselproductie, maar ze leveren ook flinke milieuproblemen op.
Het belangrijkst is de eutrofiëring van sloten en meren, kustzeeën en oceanen. De extra nutriënten leiden ook tot een ongekende algengroei en -bloei en met grote nadelige gevolgen voor de waterkwaliteit en het waterleven. Het afsterven van de algen na de ‘bloei’ zorgt voor een luilekkerland voor de organische stoffen afbrekende schimmels en bacteriën die hiervoor alle beschikbare zuurstof nodig hebben. De gevolgen zijn dan ronduit desastreus. Hier ontstaan dan de zgn ‘dead zones’ in kustzeeën, vooral die van (zoals op basis van de moderne landbouwontwikkelingen ook kon worden verwacht) Noord-Amerika, Europa en Oost-Azië. Een telling uit 2008 leverde al 405 ‘dead zones’ op. In de onderstaande figuur kan dan ook een indruk worden gevormd van de omvang van het probleem. Overigens staat de in 2018 gevonden grootste ‘dode zone’ van de wereld hier nog niet op. Een Brits onderzoek van wees uit dat ook de Golf van Oman (zich uitstrekkend van Oman tot India, 164.983 vierkante kilometer) waarschijnlijk één grote dode zone geworden is.
In het onderstaande wil ik ingaan op de relatie tussen de ‘dead zones’ (of in ieder geval extreme algenbloei) en klimaatontwikkelingen, die eigenlijk veel meer regionaal optreden, dan kan worden verwacht aan de hand van de broeikas-theorie.
Emissiviteit
In de Lauw-warm pagina wordt het woord herhaaldelijk gegeven aan Hartwig Volz die in een aantal emails op de site van John Lawrence Daly commentaar geeft over de werking van het broeikas-effect. Het zijn commentaren waarin op een heldere manier het effect van een verdubbeling van het gehalte kooldioxide in de atmosfeer wordt uiteen gezet.
Zijn bijdragen aan de broeikasdiscussie zijn voor zover ik kan nagaan, beperkt gebleven tot de beginperiode van het broeikaseffect. Dit met één uitzondering. Nog steeds kan zijn bijdrage aan de conferentie in Santa Fe (17-21 juli 2006) op internet worden teruggevonden: ‘Sea Water Emissivity – A neglected climate forcing’.
In deze bijdrage gaat hij in op het enorme effect wat een verandering van de emissiviteit (de mate van effectiviteit in het uitstralen van energie als warmtestraling) van oceaanwater heeft voor het klimaat. Hij komt in deze lezing met de hypothese dat de windsnelheid een duidelijke invloed heeft op de emissiviteit van oceaanwater.
Immers, wanneer men uitgaat van een simpele toepassing van de Wet van Stefan–Boltzmann, geeft Volz te kennen, dan moet, in plaats van uit te gaan van een ‘black-body’ (wat bij de benadering van het stralingsgedrag van de Aarde gebruikelijk is), uit worden gegaan van een ‘grey-body’ waarin dus ook energie door het lichaam wordt opgenomen en niet alleen wordt uitgestraald.
Dan geldt de stralingsformule per oppervlakte E = εσT4, waarin ε staat voor emissiviteit, σ voor de Stefan-Bolzmann constante (5,67* 10-8 W/(m2*K-4) en T voor de temperatuur (in Kelvin)).
Volgens Volz zou je dan bij een windsnelheid van 15 m/s ( ε = 0,96) een gemiddelde uitstraling krijgen van 374,1 W/m2, terwijl een windsnelheid van 0 m/s (ε = 0,93) ‘slechts’ een uitstraling van 363,0 W/m2 geeft. Bij een lage windsnelheid (als gevolg van de verandering van de emissiviteit) blijft er dus meer energie op aarde blijft. Het effect levert een verschil op van 11,1 W/m2, ofwel bij een evenwichts-straling een temperatuurverschil van meer dan 2 graden Kelvin (dit is fors meer dan de ongeveer 3,4 W/m2 die een verdubbeling van het kooldioxide gehalte met zich meebrengt).
Het is dus niet vreemd dat Volz hier naar het stralingsgedrag van water kijkt. Een kleine verandering van de emissiviteit van water heeft een enorm temperatuur-effect, die binnen een korte termijn realiseerbaar zijn, wat ook nodig is om klimaatveranderingen, zoals we die in het verleden hebben plaats gevonden en ook die we momenteel beleven, mogelijk te laten zijn.
Een dergelijk groot effect zou natuurlijk ook zichtbaar moeten zijn in de ontstaansgeschiedenis van het klimaat van de Aarde. En dat is ook zo volgens Volz.
Hij demonstreert het effect aan de hand van de volgende figuur en passages uit het artikel „Aerosol concentrations over the last climatic cycle (160 kyr) from an Antarctic ice core“, De Angelis, M. et al., Nature, 325, 318-321 (1987).
De inverse relatie tussen temperatuur en stof kan, volgens Volz, vervolgens verklaard worden aan de hand van de volgende passages uit het artikel van De Angelis:
“It has been proved that the LGM (Last Glacial Maximum dust) concentration peak was … of aeolian origin.
We estimate the upper limit of wind speed: …A progressive increase of 7-10 m*s-1 could account for the background variation, and a further increase of 1.5-3 m*s-1 could account for the mean peak values.”
Waaruit de volgende conclusie wordt getrokken:
“Not only variation in greenhouse gases and albedo, but also the increase in wind speed are the cause of positive feedbacks during glacials/interglacials via sea surface emissivity (increased IR radiation during stormy periods)”
De bewijsvoering wordt verder uitgebreid met de conclusies van de uitgebreide studie van Kennett, J.P. and L.C.Peterson, „rapid climate change: ocean responses to earth system instability in the late quaternary“, JOIDES 28, 5-9, (2002). In dit onderzoek wordt de correlatie van temperatuur proxies van verschillende boorproeven wordt onderzocht in Groenland (Arctica, Atlantic), Bermuda Rise (Northern Subtropics, Atlantic), Cariaco Basin, Offshore Venezuela (Tropics, Atlantic), Santa Barbara Basin, Offshore California (Northern Subtropics, Pacific). De auteurs komen tot de volgende conclusie:
„…a completely unexpected discovery that implicates the ocean as a source of major feedbacks that serve to reinforce or amplify the climatic shifts.
Furthermore, the remarkable similarities in short-term climate behavior between such geographically distant regions argue strongly for synchronous teleconnections via the atmosphere as a mechanism for promulgating such rapid climate change. Of course, these discoveries beg the question of ultimate cause – understanding the feedbacks and linkages within the global system that create such abrupt climate change represents one of the major current challenges in earth science.“
In de studie van Desser en Blackmon (1995) wordt vervolgens nog eens verduidelijkt: .the high ssNa proxy (annotation Volz: higher wind speed) for deep Icelandic Low is strongly correlated to 4–6 year lagged cold SST in the North Atlantic consistent with previously described ocean-atmosphere associations.”
Volgens Volz kan dit maar op een oorzaak wijzen: “the effect to be expected by physics: higher pressure differences ->higher wind speed -> higher waves ->higher oceanic emissivity -> cooling (and vice versa), with the cooling being measurable after some years only.”
Het verband was onmiskenbaar, zo bleek ook uit de studie van Meeker, L.D. and P.A. Mayewski (2002): “weakened Icelandic low and weakened Siberian high during Medieval Warm Period (low wind speed) strengthened Icelandic low and strengthened Siberian high during Little Ice Age (high wind speed) correlation with solar forcing.”
Op basis van dit alles besluit Volz zijn lezing met de volgende conclusies:
“From physical data generated in the context of satellite “remote sensing” it can be shown that wind dependent sea water thermal emissivity is a dominating climate parameter, also in comparison with anthropogenic atmospheric greenhouse gas and aerosol concentrations. The importance of this parameter can be traced and clearly identified in paleoclimatological as well as neoclimatological records.
Disregard of sea surface emissivity leads to unrealistically high climate sensitivities when these are derived from climate history matches. By positive feedback mechanisms sea water emissivity characteristically contributes as an amplifier to natural climate fluctuations (glacial / interglacial; other cycles, possibly of solar origin).
Sea water emissivity amplified the solar influence on climate during medieval warm period and little ice age.”
Recent onderzoek
Het onderzoek van Konda et al. (Measurement of the Sea Surface Emissivity, 1994) zou eigenlijk het theoretische kader van Volz moeten onderbouwen. In dit onderzoek werd de emissiviteit van zeewater bestudeerd, onder andere door te kijken naar variabelen zoals een veranderlijke windsnelheid.
Probleem is, dat gebeurde niet. Figuur 5 uit dit onderzoek spreekt wat dat betreft voor zich:
Uit dit onderzoek blijkt dat de emissiviteit van oceaanwater een betrekkelijk constante waarde heeft van 0,984 ± 0,004.
Hiermee ontvalt eigenlijk de basis aan de bespiegelingen van Volz. Daarnaast is het op zijn minst twijfelachtig om op basis van plaatselijke harde wind een emissiviteit-factor aan de hele oceaan oppervlakte toe te kennen. Maar moeten de verbanden die Volz aan het licht bracht dan ook allemaal naar de prullenbak worden verwezen?
Modificatie
Ik ben ervan overtuigd dat dit niet nodig is wanneer een aantal tussenstappen worden genomen, nl. a) door te kijken naar een ander effect van een aflatende gemiddelde windsnelheid en b) het onderzoek te beperken tot voor het klimaat cruciale plaatsen.
Voor een nadere onderbouwing is het dan ook zinvol om te kijken naar ontwikkelingen die zich voordeden tijdens de overgang van de laatste keer tijdens de laatste ijstijd dat ijskappen het grootst waren, het Last Glacial Maximum (tussen 15-14.00 jaar geleden).
Uitgestrekte ijskappen bedekten toen een groot deel van Noord-Amerika, Noord-Europa en Azië en dit had uiteraard een forse invloed op het klimaat van de aarde, gekenmerkt door droogte, woestijnvorming en een grote daling van de zeespiegel.
Het einde van deze tijd wordt gemarkeerd door een stijging van de zeespiegel, die ongeveer 14.500 jaar geleden begon.
De gemiddeld hoge windsnelheden (die zich, zoals Volz terecht opmerkt, zich verraden door een forse depositie van stof) zullen ook een aanzienlijk effect hebben gehad op de ontwikkeling van het leven in de Noordelijke zeeën en oceanen. Ontwikkeling van grote populaties micro-organismen, zoals algen, gaat slecht onder deze omstandigheden. Algenbloei is iets wat vraagt om lage windsnelheden. Iets wat ook werd geconstateerd in de geologische onderzoeken van de sedimentslagen van deze tijd.
Echter, rond het 14.000 jaar geleden veranderde er iets in het Noorden van de grote oceaan. Plotseling kon een forse groei plaats van micro-organismen worden geconstateerd. Een gebeurtenis die als de North Pacific productivity spike bekend werd.
De klimatologische omstandigheden die jarenlang groei van micro-organismen tot een minimum hadden beperkt (ijs, harde wind) veranderden blijkbaar in het Noorden van de Grote Oceaan, waardoor een enorme algenbloei (zes keer het huidige niveau) mogelijk werd. Gesuggereerd werd (bijvoorbeeld in het onderzoek Transient stratification as the cause of the North Pacific productivity spike during deglaciation, Lam et al. 2013) dat de eerder onbereikbare nutrienten, in combinatie met de afspoeling van helder smeltwater, voor deze plotselinge groei zorgde. De rol van de wind wordt verder in het onderzoek niet besproken, maar duidelijk is dat deze flink moet zijn afgenomen in deze periode, wat ook blijkt uit de geringe stofafzetting in deze periode.
Maar onder dergelijke omstandigheden kan een verandering van de emissiviteit van het oceaanwater plotseling wel een rol spelen. Onderzoek van Van Alstyne en Olson uit 2014 (Estimating variation in surface emissivities of intertidal macroalgae using an infrared thermometer and the effects on temperature measurements) laat namelijk zien dat algenbloei wel degelijk kan zorgen voor een (forse) verandering van de emissiviteit van het water.
We zien dat de emissiviteit van het oceaanwater, door Korda et al. bepaald op een relatief vaste waarde van 0,98 naar een waarde van 0,96 of zelfs 0,7 daalt, afhankelijk van de soort algen die ter plaatse aanwezig zijn. Een snelle opwarming van het water zal het gevolg zijn, een fenomeen dat iedereen zal herkennen, die ooit in een door algengroei groen geworden oppervlaktewater heeft gezwommen.
Nu zou een dergelijk lokaal fenomeen op zichzelf wellicht nog geen al te grote invloed hebben op het klimaat van het Noordelijk halfrond, maar de plaats, waar deze algenbloei onder meer plaats vond, is echter wel van belang.
In het koude seizoen van de midden- tot hoge breedtegraad zijn er op het Noordelijk Halfrond drie semi-permanente en quasi-stationaire oppervlaktekenmerken die de synoptische en zelfs seizoensgebonden weerpatronen domineren. Twee van deze semi-permanente oppervlaktekenmerken zijn aanwezig in de belangrijkste oceaanbekkens van het Noordelijk Halfrond: de IJslandse en Aleoetische lagedrukgebieden. De derde, het Siberische hogedrukgebied, bevindt zich boven ’s werelds grootste landmassa – Azië, normaliter boven het Baikalmeer.
Beïnvloeding van deze centrale “semi-permanente” centrale drukgebieden heeft forse consequenties voor het klimaat van het omliggende gebied.
Zo hebben recente studies naar de waargenomen opwarming van Azië aangetoond dat de verzwakking van het Siberische Hogedrukgebied een belangrijke oorzaak is van warmere winters in bijna het hele binnenland van Azië en zelfs in de meeste delen van Europa , met (uiteraard) de sterkste relatie met de opwarming van de West-Siberische regio.
De plaats waar de “North Pacific productivity spike” plaats vond, omvat echter ook het gebied waar de Aleoetische lagedrukgebieden te vinden zijn.
Kan een verandering van de emissiviteit van het onderliggende oceaanwater effect hebben gehad op de grootte van het lagedrukgebied wat hier normaal gesproken het klimaat domineert? Hoe dan?
De wisselwerking tussen de Planetary (Atmospheric) Boudary Layer en de synoptische forcering
In de synoptische meteorologie houdt men zich bezig met de verplaatsing van hoge- en lagedrukgebieden en de consequenties hiervan voor het weer van alledag.
Misschien is het allereerst van belang om te bespreken hoe zich überhaupt hoge- en lagedrukgebieden konden ontwikkelen, die zich vervolgens over grote afstanden verplaatsen. Waarom loopt een hogedrukgebied niet leeg wanneer dit een centrum van zich van dit centrum verwijderende lucht is, of omgekeerd; waarom vult een lagedrukgebied zich niet met de zich hier naar toe verplaatsende lucht?
Roland Stull geeft in Practical Meteorology: An Algebra-based Survey of Atmospheric Science (2015) het volgende antwoord:
“Weather patterns such as high (H) and low (L) pressure systems that are drawn on weather maps are known as synoptic weather. These large diameter (≥ 2000 km) systems modulate the ABL. In the N. Hemisphere, ABL winds circulate clockwise and spiral out from high-pressure centers, but circulate counterclockwise and spiral in toward lows (Fig. 18.6).
The outward spiral of winds around highs is called divergence, and removes ABL air horizontally from the center of highs. Conservation of air mass requires subsidence (downward moving air) over highs to replace the horizontally diverging air (Fig. 18.5). Although this subsidence pushes free atmosphere air downward, it cannot penetrate into the ABL because of the strong capping inversion.
Instead, the capping inversion is pushed downward closer to the ground as the ABL becomes thinner. This situation traps air pollutants in a shallow ABL, causing air stagnation and air-pollution episodes.
Similarly, horizontally converging ABL air around lows is associated with upward motion (Fig. 18.5). Often the synoptic forcings and storms associated with lows are so powerful that they easily lift the capping inversion or eliminate it altogether. This allows ABL air to be deeply mixed over the whole depth of the troposphere by thunderstorms and other clouds. Air pollution is usually reduced during this situation as it is diluted with cleaner air from aloft, and as it is washed out by rain.”
Roland Stull is schrijver van het standaardwerk “An introduction to boudary layer meteorology” (1988), dus als iemand weet waarover hij schrijft dan moet je bij deze auteur zijn.
Het is dus eigenlijk heel simpel. Hogedrukgebieden en lagedrukgebieden glijden over de PBL en kunnen zich op die manier verplaatsen. Alleen bij zware onweersbuien is er sprake van een uitwisseling met de overige lagen van de troposfeer.
Onder de hogedrukgebieden wordt de lucht zijwaarts geduwd (divergentie), terwijl de in de PBL aanwezige lucht naar boven zal worden gezogen onder een lagedrukgebied (convergentie).
Stull behandelt in zijn boeken helaas alleen de invloed van synoptische weersystemen op de PBL, maar wanneer de hoge en lagedrukgebieden ‘over de PBL surfen’, hoe onwaarschijnlijk is dan de hypothese dat de gebeurtenissen binnen de onderliggende laag, de PBL, ook invloed zullen hebben op de beweging, of stagnatie, van de hoge- of lagedrukgebieden?
In de studie van Miralles et al (2014) waarin de mega hittegolven van 2003 en 2010 boven centraal Europa worden bestudeerd, wordt vastgesteld dat de hoge temperaturen ook zorgden voor een forse uitbreiding van de PBL. Daar waar karakteristieke PBL hoogtes van 2 km normaal waren, steeg de PBL grens gedurende de hittegolven tot wel 4 km. Dit moet wel problemen hebben opgeleverd voor een willekeurig passerend hogedrukgebied.
Algenbloei kan dus zorgen voor een ‘warme zone’ binnen het homogene oceaan-gebied. Een hogere PBL en dus ook voor stagnerende/ blokkerende drukgebieden?
En het lijkt niet meer dan logisch dat dit effect heeft gehad op de windsnelheden van de hele regio. De algenbloei maakt daarmee het gebied ook klimatologisch geschikt voor haar eigen voortbestaan.
Wanneer het ‘algeneffect’ inderdaad zo groot is als op basis van de bovenstaande theoretische overwegingen verwacht kan worden, dan heeft de wereldbevolking voor de eenentwintigste eeuw een flinke uitdaging op klimaatgebied.
Van John Gribbin is de quote: “Give me a half a tanker of iron and I will give you another ice age”. Hij gaf hiermee aan dat de groei van algen (voor een groot deel beperkt door een tekort aan ijzer in de oceanen) de oplossing moest zijn voor het kooldioxide probleem van de Aarde. We mogen ons gelukkig prijzen dat de wereld deze opmerking met de nodige scepsis bezag, omdat blijkt dat florerende algen ook kunnen zorgen voor een groot zuurstof-tekort in de wateren van de oceaan.
In deze eeuw is het aantal “dead zones”, waar, dankzij een enorm fosfaatoverschot geen zeeleven meer mogelijk is, vertienvoudigd. Het stimuleren van algengroei bleek geen onverdeeld succes op te leveren in de strijd tegen kooldioxide.
Het is natuurlijk wel zo dat waarschijnlijk niet alleen de toename van fosfaatbemesting algenbloei veroorzaakt. In het ELME rapport (Europese Leefstijlen en Mariene ecosystemen) concentreert zich ook op overbevissing, chemische vervuiling en habitatverlies als oorzaken voor de massale algenbloei. Overbevissing treft op dit moment al meer dan 30 procent van de wereldzeeën volgens het FAO-rapport “State of world fisheries and aquaculture” uit, 2020.
Hoe dan ook, het is duidelijk dat algenbloei een steeds groter probleem lijkt te worden met grote uitstralingseffecten.
Zo zal de problematiek van de Golf van Mexico, net zoals die van de Sargassozee, zonder twijfel invloed hebben op de warme golfstroom en die van het semi-permanente hogedrukgebied bij de Azoren, wat dus weer zijn weerslag zal hebben op het West-Europese klimaat.
Wat er precies gebeurt in een algenbloei en hoe groot de (klimatologische) effecten zijn van een algenbloei is tot dusverre eigenlijk nog nauwelijks aan de orde geweest in het klimaatdebat. Ten onrechte naar mijn mening.
De algen trukendoos
Behalve de Planetary Boudary Layer, de atmosferische menglaag, is er ook nog zoiets als een limnological mixed layer, een oceanische menglaag. Wikipedia omschrijft deze als:
“een laag waarin actieve turbulentie een de zee/oceaanoppervlakte tot een bepaalde diepte heeft gehomogeniseerd. De gemengde oppervlaktelaag is een laag waar deze turbulentie wordt gegenereerd door wind, oppervlaktewarmtefluxen of processen zoals verdamping of zeeijsvorming die resulteren in een toename [of afname] van het zoutgehalte.”
Net zoals de atmosfeer is het water in diepe zeeën of oceanen opgebouwd uit lagen die maar moeilijk mengen. Het meest bekende fenomeen wat hiermee samen hangt is het zgn. “dode water” waarin schepen nauwelijks vooruit komen. Veel energie die voortkomt uit de schroef van het schip leidt slechts tot golven en turbulentie tussen de beide lagen.
Dit natuurlijke verschijnsel wordt ook gebruikt door algen.
Wanneer gedurende het voorjaar de hoeveelheid licht voldoende toegenomen is, zal het fytoplankton, wanneer er voldoende voedingsmiddelen, en niet al te veel vijanden aanwezig zijn, snel gaan groeien. Een verschijnsel dat bekend staat als de voorjaarsbloei.
Bij min of meer rustige meteorologische condities gedurende het voorjaar en de zomer zal vaak een dichtheidsstratificatie ontstaan. De bovenste waterlaag zal relatief warm worden door het ingestraalde zonlicht waardoor de dichtheid van het water afneemt. Door de ongelijke dichtheid onder en boven het scheidingsvlak van warm en koud water zal verticale turbulente menging sterk onderdrukt worden. Met als gevolg een zeer ondiepe “mixed layer”, die snel kan worden opgewarmd door zonnestraling. Wanneer dan ook nog voldoende voedingsstoffen aanwezig zijn is dit een ideale omgeving voor de ontwikkeling van algen.
Het zal echter ook duidelijk zijn dat de warmte, die normaal gesproken verspreid zal worden door de oceanische mixing layer, niet meer zal worden opgenomen door het zeewater, met hogere temperaturen als het onvermijdelijke gevolg. Dat dit niet enkel een leuk theoretisch verhaal is, wordt duidelijk uit een artikel van de hand van O. Wurl et al. “Warming and Inhibition of Salinization at the Ocean’s
Surface by Cyanobacteria”, wat verscheen in de Geophysical Research Letters van oktober 2018.
In dit artikel wordt uitgewerkt dat wanneer de bloei blauwwieren (Cyanobacteria) zich over grote vlaktes uitstrekt, deze bloei zich als een bio-film laag over de oppervlakte van de oceaan uitstrekt. Maar deze biofilm had vreemde eigenschappen volgens Wurl en zijn mede-auteurs:
“Here we show, using high-resolution in situ measurements, that slicks formed by cyanobacteria both warm the upper <1 mm of the ocean’s surface compared to the near-surface mixed layer and inhibit salinization of the ocean’s surface. Considering that the ocean absorbs 90% of the “anthropogenic” heat trapped by greenhouse gases (Levitus et al., 2012), these observations of biologically controlled warming and inhibition of salinization of the surface are essential in understanding heat exchange, the development of algorithms to reliably interpret SST and sea surface salinity (SSS) from satellites, and ultimately in the prediction of regional warming (…)
In the presence of the blooms, large anomalies of skin temperature and salinity of + 0.95°C and – 0.49 practical salinity unit (PSU) were found, but a substantially cooler (- 0.22°C) and saltier skin layer (+ 0.19 PSU) was found in the absence of surface blooms. The results suggest that biologically controlled warming and inhibition of salinization of the ocean’s surface occur. Less saline skin layers form during precipitation, but our observations also show that surface blooms of Trichodesmium sp. inhibit evaporation decreasing the salinity at the ocean’s surface. This study has important implications in the assessment of precipitation over the ocean using remotely sensed salinity, but also for a better understanding of heat exchange and the hydrologic cycle on a regional scale.”
Dit gaat dus erg ver. Een biologische controle van zowel temperatuur als zoutgraad van het zeeoppervlak, waardoor de hoeveelheid verdamping (en neerslag) wordt beïnvloed! Zelfs de mechanismen die Lovelock zelf heeft voorgesteld als invloeden op het klimaat gingen niet zover…
Kern van het onderzoek is samengevat in de onderstaande grafiek (figure 2.)
Maar wanneer dit fenomeen zich niet alleen in het laboratorium voordoet, dan zouden de effecten hiervan toch zichtbaar moeten zijn, zeker in de buurt van de zgn. ‘dead zones’? In het onderstaande wil ik uitwerken dat dit zomaar het geval kan zijn, bijvoorbeeld in ons eigen land en wat prominenter nog in Duitsland. De relatie tussen algenbloei en klimaatontwikkelingen zijn natuurlijk op veel meer plaatsen te vinden, maar het is niet eenvoudig om aan relevante statistische data te komen, die voor ons land en ons buurland in ruime mate beschikbaar zijn. Op een aantal opmerkelijke zaken die met deze wijze van opwarming te maken zouden kunnen hebben zal ik aan het einde van dit hoofdstuk nog terug komen.
Zonneschijn in de Lage (buur)Landen
Al vanaf 1988 vindt er een ecologische catastrofe plaats in de Oostzee (Baltic sea). Dat heeft alles te maken met de ligging en specifieke kenmerken van de Oostzee. Allereerst heeft dit te maken met de ontstaansgeschiedenis van de Oostzee.
De Oostzee ontstond in stappen nadat de Scandinavische ijskap zich aan het eind van het Weichselien terugtrok, eerst in de vorm van een zoetwatermeer, het Baltische IJsmeer. Door het stijgen van het globale zeeniveau, kwamen de zeestraten in Denemarken, de Grote Belt en de Sont onder water te staan. Hierdoor ontstond geleidelijk aan de Littorinazee; de directe voorloper van de huidige Oostzee. De zee bestaat ook pas sinds het 6e millennium v.Chr.
De gemiddelde diepte van de Oostzee ligt tussen de 70 en 100 meter, en het diepste punt op 459 meter onder de zeespiegel. De waterinhoud is zo’n 22.000 km³.
De Oostzee is brakker dan de Noordzee ten gevolge van de grote aanvoer van rivierwater en de geringe verdamping. Ongeveer 250 rivieren monden uit in de Oostzee en deze brengen zo’n 470 km³ zoet water in. Per jaar stroomt zo’n 1600 km³ water uit de Oostzee via de straten tussen Denemarken en Zweden naar de Atlantische Oceaan. Een tegenstroom van zouter en zwaarder water brengt ongeveer driekwart hiervan terug, anders had de Oostzee allang zoet water gehad.
Hiermee wijken de omstandigheden in de Oostzee behoorlijk af van de klimatologisch op vergelijkbaar niveau liggende Noordzee. In de Noordzee komt het water uit de Atlantische Oceaan, vanuit het noorden en het zuiden. Verder komt er water uit de rivieren. Uitwisseling met water uit de Oostzee is er (relatief gezien) nauwelijks. Vanuit het zuiden stroomt het via Het Kanaal de Noordzee in en vanuit het noorden komt Atlantisch oceaanwater de Noordzee binnen langs de Schotse kust. Het water stroomt de zee weer uit langs de Noorse kust. Deze stromingen worden voornamelijk bepaald door het getij. De stromingen in de Waddenzee zijn op hun beurt weer een gevolg van die in de Noordzee. Dit heeft tot gevolg dat in ongeveer één tot twee jaar is het water in de Noordzee geheel vervangen door vers water.
Dit geluk is niet weggelegd voor het water van de Oostzee, die (evenals de Noordzee) al jaren te kampen heeft met een forse overbemesting van het omliggende land en haar met haar circa 85 miljoen inwoners. Het gebrek aan stroming en mogelijk minder zoute water, heeft ook tot gevolg dat blauwwieren hier een veilig domicilie hebben gevonden, wat inderdaad wel zorgt voor spectaculaire satelliet foto’s.
Hoe fraai dit er ook uitziet voor mensen die toevallig op grote hoogte boven de Oostzee bivakkeren, deze algenbloei heeft funeste gevolgen voor het leven in de Oostzee, zoals deze kaart uit de rede van C. Slomp uit 2014 laat zien (Lang leve de zee).
Behalve dat heeft deze Blauwalgen-plaag, zoals voorspeld in de studie van Wurl et al, die hierboven al kort is behandeld, ook een duidelijk klimaat-effect.
Op de site: https://www.syke.fi/en-US/Current/Warming_in_the_Baltic_Sea_area_increases(51099) valt hierover het volgende te lezen:
“Since 1990, the Baltic Sea has on average warmed by almost 2 °C, Finnish sea areas even more than that. Nutrient pollution has continued to visibly decrease on this millennium but the surface area of anoxic seabed is at an all-time high.
The highest recorded temperature on open Baltic (27°C) was measured exactly a year ago on July 25, 2018. In the last 100 years, the Baltic Sea has warmed 0.3°C per decade, however after 1990 significantly faster at 0.59°C per decade. The amount of blue-green algae has statistically significantly increased in open sea areas in the Gulf of Finland, Sea of Åland and the Sea of Bothnia in the last approximately 40 years.”
De situatie in de Oostzee heeft er, conform het genoemde onderzoek van Wurl et al., toe geleid dat de Duitse Oostkust-provincies (“Bundesländer”) Mecklenburg-Vorpommern en Schleswig-Holstein zich jarenlang hebben kunnen profileren als de meest zonnige gebieden van Duitsland.
Dat was voor Meckelenburg-Vorpommern helemaal waar en voor Schleswig-Holstein bijna, maar dit Bundesland moest behalve Meckelenbug-Vorpommern ook nog de twee meest zuidelijke provincies van Duitsland (Bayern en Baden-Wurtenberg) voor laten gaan, in de periode van 1961-2000.
Deze situatie veranderde echter snel na 1990. Anno 2019 zijn de beide kust-Bundesländer, die anders dan het overige Duitse grondgebied, niet vooral hun weersverwachting moeten afstemmen op de Atlantische Oceaan/ Noordzee, nog maar grauwe middenmoters in het Duitse zonneschijn klassement. Iets wat is na te lezen op de site https://www.dwd.de/DE/leistungen/zeitreihen/zeitreihen.html.
En eigenlijk kan hier maar één logische conclusie uit worden getrokken. Zou het zo kunnen zijn dat op de Noordzee een vergelijkbaar effect optreedt als dat wat de blauwalgen van de Oostzee veroorzaken in Schleswig-Holstein en Meckelenburg-Vorpommern?
En dat betekent natuurlijk een speurtocht naar de recente ontwikkelingen op de Noordzee.
De Noordzee casus
Het was niet onopgemerkt gebleven. Van Aken (2010) benoemde het in zijn studie “Meteorological forcing of long-term temperature variations of the Dutch coastal waters”: “An increasing SST trend since 1982 is a phenomenon of the whole Dutch coastal zone.”
Volgens Van Aken betrof het een natuurlijk fenomeen:
“The seasonal mean SST as well as the annual mean SST showed large variations on a year to year time scale, while at decadal time scales longer-term warming and cooling trends were observed, lasting 20 to 30 years. A period of dominant cooling was found from 1860 to 1890 (∼−1.3 °C), while a strong warming was observed from 1982 until 2005 (∼+1.5 °C). A similar warming since 1982 of about 1.5 °C was also observed in other parts of the west European coastal waters (e.g. Madsen and Højerslev, 2009). The latter is about 3 times the increase of the global mean air temperature over the same period (+0.5 °C) due to increasing greenhouse gases.”
Grafisch ziet dat er ongeveer zo uit:
Het gaat dus om een opwarming van ongeveer 1,8 graden in de periode tussen 1986 en 1990.
Het kan haast geen toeval zijn dat deze opwarming samenviel met een zgn. ‘regimewisseling’. Een plotselinge schok, waardoor het ecosysteem in een ander ‘regime’ terechtkomt. In “De staat van de Noordzee, editie 2015” een gezamenlijke productie van NIOZ, Deltares, het WUR en het Ministerie van Verkeer en Waterstaat wordt dit als volgt beschreven:
“Sommige soorten worden zeldzamer, andere worden bevorderd. Er treden verschillen op in zoutgehalte en temperatuur van het water, nutriëntenconcentraties vertonen lichtjes andere patronen, stromingen veranderen.
Deze wisselingen worden toegeschreven aan weersomstandigheden, die op hun beurt de oceaanstromingen en daardoor weer de uitwisseling tussen de Noordzee en de oceaan beïnvloeden, en die rechtstreeks inwerken op temperatuur en wind.”
Weijerman et al concludeerden in 2005 (Regime shifts in marine ecosystems of the North Sea and Wadden Sea):
“Several fish species showed dramatic changes in abundance, evident in records of non-commercial species like solenet and scald fish and of landings of cod and haddock. Once again the abundance of the dinoflagellate Ceratium macroceros also changed, but this time it increased. Similar to the 1979 shift was the increase in porpoise sightings and the number of Brent geese. Additionally, the relative number of harbor seal pups increased.”
Een belangrijk gegeven is dat de diatomeeën algengroep, die vooral aan de bodem van de zeeën (bentisch) kan worden gevonden, meer en meer verdrongen wordt door de dinoflagellaten (schuimalgen) en groenwieren, die zich juist door hun mogelijkheid tot beweging en (vaak) mogelijkheid tot fotosynthese, zich veel hoger, aan de zeeoppervlakte, bevinden.
De toename van fosfor in het zeewater maakt deze ontwikkeling mogelijk (door eutrofiëring neemt wel fosfaat toe, maar niet silicium, dat een essentiële voedingsstof is voor kiezelalgen. Wanneer de verhouding silicium:fosfaat door eutrofiëring daalt, kunnen soorten met een lagere siliciumbehoefte (zoals groenalgen, blauwalgen en dinoflagellaten) in het voordeel zijn boven soorten met een hogere siliciumbehoefte (zoals kiezelwieren en goudalgen)) en het lijkt dan ook niet verassend dat intensieve landbouw verantwoordelijk moet worden gehouden voor deze ‘regime-wisseling’. En wat was dan eerder; de regime-shift of de temperatuurstijging aan wie deze regime-shift veelal wordt toegeschreven? Het gegeven dat de zeewater temperatuur veel sterker steeg in de jaren van de ‘regimewisseling’ lijkt toch op het eerste te wijzen…
De vraag die overblijft is dan natuurlijk wel wat het biologische nut, in Gaiaanse zin, van deze lokale opwarming kan zijn. Het is een vraag die natuurlijk veel meer onderzoek vereist, maar hoe gek is de gedachte dat de natuur hier kringlopen wil sluiten. Fosfaat is een essentieel element met normaal gesproken een zeer lange doorlooptijd. De verspilling van fosfaat door de enorme afvoer van fosfaat door de rivieren, moet ten koste van alles worden voorkomen en wat is er dan beter dan een alg die juist gefixeerd is op fosfaat los te laten rond de monding van de rivieren. Dat deze soort alg ook nog een klimaat-effect kan hebben is dan mooi meegenomen omdat dit ook zorgt voor een afname van de waterstroom die dit fosfaat ‘wegspoelt’.
Voor Nederland zien we dan de volgende consequenties van de regimewisseling van de Noordzee. Allereerst de temperatuur, waarover natuurlijk het meest van doen is geweest:
Maar vreemd genoeg hebben de hogere temperaturen niet geleid tot meer neerslag:
Hogere temperaturen, maar gelijkblijvende neerslag. Dit heeft geleid tot de volgende alarmerende situatie:
Tegen alle voorspellingen in, hebben de rivieren in Nederland dan ook nauwelijks te kampen gehad met toenemende hoogwaterstanden.
Algenproblemen in de Noordzee
Er zou dus in de Noordzee een organisme aanwezig kunnen zijn wat verantwoordelijk is voor de klimaatverandering, op een manier die vergelijkbaar is met de Blauwalg in de Oostzee. Maar over wat voor een organisme zou het dan kunnen gaan? Er is wat mij betreft één typische hoofdverdachte…
In de avond van 11 mei 2020 verongelukten vijf watersporters bij het Noordelijk havenhoofd bij Scheveningen. Op dat moment lag er in de hoek tussen het havenhoofd en het strand een pak zeeschuim van ruim twee meter hoog. Het lijkt logisch dat de problemen waar de watersporters in terecht kwamen, samen hangen met deze enorme hoeveelheid zeeschuim. Uiteraard kwamen er ook vanuit de politiek vragen op over de oorsprong van dit zeeschuim.
Dit was de directe aanleiding voor het opstellen van de ‘Quick scan Zeeschuim’, waaraan eenieder meewerkte die iets voorstelde op het gebied van mariene ecologie in Nederland. De belangrijkste gegevens over de eencellige Phaeocystis globosa (in het Nederlands nogal plat: ‘de bruine slijmalg’ genoemd), die in het onderstaande zijn opgenomen, zijn afkomstig uit deze quick scan.
Zeeschuim
Rond half april, door de toenemende lichtintensiteit (de instraling van zonlicht in de bovenste waterlagen), neemt het aantal algencellen explosief toe. Dit fenomeen noemen we algenbloei. De toename is soms meer dan een factor 10.000 per week. Iedere algcel deelt zich dan ongeveer twee keer per dag. De concentratie aan algcellen in het zeewater kan tot veel meer dan 50.000.000 per liter oplopen.
De bruine slijmalg heeft een complexe levenscyclus met daarin meerdere verschijningsvormen. De soort komt voor als losse eencellige, met een diameter van 5-8 micrometer, maar kan, bij voldoende lichtinval ook tot kolonievorming overgaan, met meer dan 10.000 cellen.
De populatie van het kleine solitaire eencellige zweepdiertje (de eencellige alg heeft een tweetal staartjes waarmee hij zich kan voortbewegen) wordt eigenlijk vrij simpel binnen de perken gehouden door begrazing door klein dierlijk plankton en schelpdieren, alsook door virale infecties die leiden tot een snelle dood van het zweepdiertje.
De kolonies kunnen echter door hun grootte tijdelijk aan deze graas- en ziektedruk ontsnappen en daardoor in het zeewater onwaarschijnlijk hoge concentraties bereiken. De dichtheid aan algen kan dan zo groot worden dat het meer dan 97 procent van de planktonische biomassa kan vormen.
Om grote kolonies te maken, met veel cellen erin, moeten zowel voldoende licht als voldoende voedingsstoffen aanwezig zijn voor de productie van de matrix. Anders vallen de kolonies uit elkaar, waarbij de losse cellen vrijkomen, die gemakkelijk gegeten kunnen worden of ten prooi vallen aan de virussen. Bj de virus-aanvallen (virale lysis) komt de celinhoud van de zweepdiertjes vrij in het zeewater. Deze eiwitten zijn de oorzaak van de schuimvorming waaraan de alg zijn naam dankt.
Veldmetingen op 15 km uit de kust bij Hoek van Holland lieten een nagenoeg gelijktijdige af- en toename zien van opgelost fosfaat bij respectievelijk de opbloei en het weer instorten van een Phaeocystis-bloei. Het verloop in de nitraatconcentratie vertoonde daarbij slechts een afname. (Van Buuren, 1988)
Daarnaast hebben de kolonies hebben last van elkaar omdat er bij de aantallen zweepdiertjes waarover het dan gaat een enorme bruine algensoep ontstaat met doorzicht van slechts enkele centimeters. Na afloop van de bloeiperiode is er wereldwijd naar schatting meer dan vier miljard ton aan plantaardig materiaal beschikbaar gekomen voor de mariene voedselketens (uit: Nature today).
De enorme schuimlaag van 11 mei 2020, die dus het leven kostte aan vijf ervaren watersporters in Scheveningen, werd naar alle waarschijnlijkheid veroorzaakt door het feit dat de periode van 7 tot 10 mei 2020 een aantal bewolkte dagen kende, na een periode van zonnige dagen…
Door o.a. de waterafvoer van de grote rivieren zijn de concentraties van deze voedingsstoffen in de kustzone hoger dan verder in de Noordzee. En daarom is de concentratie aan algen tijdens de piek van de bloei hier ook het grootst. Hoewel door zuivering van het afvalwater en het strenge Nederlandse mestbeleid de hoeveelheid voedingsstoffen die door de rivieren uitspoelt naar de Noordzee minder wordt en daarmee ook het totale aantal zee-algen afneemt, geldt dit niet voor de schuimalg. Deze neemt, hoewel met nog niet verklaarde tussenpozen, schijnbaar in aantallen nog steeds toe. Wel is er een verschil in ruimtelijke spreiding ontstaan. In 2019 waren ten opzichte van 2000 de lagere concentraties in open water nog lager, terwijl de al hogere concentraties vlak bij de kust nog hoger waren. De toename aan de kust is gekoppeld aan de hoeveelheid fosfaat die de Rijn naar de Noordzee brengt (Peperzak & Witte, 2009).
De bruine slijmalg is een oude bekende soort van de Noordzee. In zijn studie naar plaagalgen in de Noordzee (1994) noteert Louis Perperzak: “Uit literatuuronderzoek is gebleken dat in 1910-1911 in het voorjaar voor de Nederlandse kust kolonies voorkwamen. Cadée & Hegeman (1991) vonden dat de duur van de voorjaarsbloei begin jaren zeventig nog vergelijkbaar was met die volgens historische gegevens. Daarna is de duur van de voorjaarsbloei met een factor 2-3 toegenomen. In een bekend artikel van Cadée & Hegeman (1986) worden de Phaeocysf/s-celconcentratie en de bloeiduur uitgezet tegen de tijd (1973- 1985). Beide variabelen vertoonden een duidelijke toename. Algemeen wordt aangenomen dat deze toenames verband houden met de gelijktijdige toename in eutrofiëring (Smayda, 1989).”
Maar het verhaal van Peperzak is geschreven in 1994. De groei en bloei van de Bruine slijmalg stopte daar echter niet, zoals uit de Quick Scan Zeeschuim (2020) blijkt:
De curieuze maand april
Tot zover het biologische onderdeel van dit verhaal, maar hoe is dit dan te plakken op de klimaatontwikkelingen van de afgelopen jaren? Die wordt eigenlijk pas duidelijk na lezing van het artikel: “On the curious case of the recent decade, mid-spring precipitation deficit in central Europe.”, Ionita, 2020)
In dit artikel wordt uitgewerkt dat de droogte en hoge temperaturen van Midden- Europa, in de periode van 2007-2020 klaarblijkelijk te danken was, of in ieder geval samenvalt met de ongewoon droge aprilmaanden, die tijdens de droogtejaren ook telkens bleken op te treden.
Voor de maanden maart en mei zijn in de betreffende ‘hittejaren’ nauwelijks veranderingen waar te nemen, maar in de maand april zijn wel temperaturen gevonden die 3 graden hoger zijn dan normaal. Ook de neerslag in april nam in de periode van 2007 tot 2020 gemiddeld wel met 30% af, op sommige plaatsen wel tot 50-60%.
De verklaring van die samenhang is volgens de auteurs van het artikel dat de ongewone hoeveelheid zonnestraling en droogte in deze aprilmaanden zorgen voor droge akkers. De normale zomer-omstandigheden werden nu al in april bereikt. Dit kon in de rest van het jaar ook niet meer worden gerepareerd.
Ook naar de oorzaken van deze vreemde gang van zaken werd natuurlijk onderzoek gedaan. En deze kon ook worden gevonden in de vorm van een blokkerend hogedruksysteem op de Noordzee, wat er voor zorgt dat de buien die normaal gesproken door de straalstroom worden aangevoerd, afbuigt naar het noorden en dus niet in Europa terecht komen.
Kan dit hogedruk gebied op een of andere manier worden gelinkt aan de bloeiperiode van de schuimalg? Zoals gezegd, vanaf half april nemen de aantallen fors toe en de bloei is gekoppeld aan een hoge lichtinval, zonnestraling die, wanneer algen in staat zouden zijn tot het beïnvloeden van het klimaat, zoals de blauwalg, zeker een groot voordeel voor de verspreiding van de soort zou betekenen. Maar er is natuurlijk meer. Zoals gezegd is de bloei van de schuimalg zeer onregelmatig. Er zijn jaren dat er niets valt te merken van de schuimalgenbloei. Bijvoorbeeld op de site https://duikeninbeeld.tv/na-vijf-jaar-weer-zware-algenbloei/ wordt opgemerkt dat in dat jaar (20 mei 2018) weer eens een sprake is van zware algenbloei met een zicht van 20 centimeter: “Na vijf jaar manifesteert dit complexe natuurverschijnsel zich wederom op volle kracht.”
Het is dan natuurlijk interessant om te zien of deze zware algenbloei inderdaad samenvalt met hittegolven. Het materiaal hierover is helaas moeilijk te vinden. In de Quick scan Zeeschuim kunnen nog de volgende data over de populatie zeeschuimalgen in het Marsdiep, worden gevonden:
Maar zelfs wanneer we deze beperkte data van het Marsdiep vergelijken met de droge maanden april van het onderzoek van Ionita et al. dan zijn er toch een aantal opvallende overeenkomsten.
De forse pieken van 2009 en 2011 vielen samen m et warme april maanden, terwijl de lagere 2010-piek, de lage piek van 2012 en de late piek van 2013 samenvallen n met relatief koele april maanden. Eigenlijk past alleen de hoge piek van 2017 niet goed in het plaatje (maar er was wel een extreem warme juni maand in dat jaar), terwijl ook het verschil in temperatuur tussen 2014 en 2015 niet lijkt te kunnen worden verklaard door de algenbloei-pieken.
Ook de hittegolf van 2003 lijkt overigens aan de hand van de in de Quick-scan data ten aanzien van de gevonden hoeveelheid zeeschuim in de periode 1999-2007 (wat lastiger samen te vatten in een afbeelding) samen te vallen met een forse zeeschuim-piek.
En natuurlijk, het verband is ook om te draaien, zeeschuim reageert op mooi weer, dus wat is oorzaak en wat is effect? Het feit echter dat de fenomenen zo mooi samen vallen, na de regime-shift in de Noordzee van 1988, terwijl het bovendien exclusief om de maand april schijnt te draaien, maakt dat voor mij de bloei van de Phaeocystis globosa een belangrijke factor zou kunnen zijn bij de ontwikkeling van het zo hardnekkige hogedrukgebied boven de Noordzee in april. Dit hogedrukgebied maakt dat de welkome lente-regenbuien die normaliter met de straalstroom Europa binnen vallen, naar Scandinavië afbuigen, zoals overtuigend werd opgetekend door Ionita et al. (2020).
April valt dus samen met de bloei van de schuimalg. We hebben gezien dat deze algensoort, door haar enorme aantallen de troebelheid en daarmee emissiviteit van het Noordzeewater kan beïnvloeden. Maar kan dit een hogedrukgebied veroorzaken? OK, de temperatuur van het Noordzeewater zal toenemen met een hogere emissiviteit, wat mogelijk een hogedrukgebied kan veroorzaken, maar kan het effect zo groot zijn?
Aan de hand van de onderstaande satellietfoto’s waarin de massa schuimalgen in paars is weergegeven, zou ik deze mogelijkheid in ieder geval niet ontkennen, maar er is nog een bijzonder aspect van de bloei van de ‘Bruine slijmalg’, wat wel degelijk van invloed op het klimaat zou kunnen zijn.
Wikipedia meldt: “Het geslacht Phaeocystis speelt mondiaal een belangrijke rol in de de koolstof- en zwavelkringloop en in biochemische cycli waarin effectief grote hoeveelheden CO2 worden gebonden. Daarnaast is het een hoofdproducent van 3-dimethylsulfoniopropionaat (DMSP), de precursor van dimethylsulfide (DMS). In de biogenese geeft DMS jaarlijks ongeveer 1.5×10^13 g zwavel af aan de atmosfeer en kan daarmee wolkenvorming beïnvloeden en zo potentieel een bijdrage leveren aan klimaatregulering.”
DMS, de stof die uiteindelijk de ondergang van de Gaia-hypothese op zijn geweten had. Welke rol speelt deze stof bij het merkwaardige april-noordzee-effect?
De ‘CLAW-vergissing’
Zoals al eerder behandeld (zie link) was het artikel van Greene en Hatton (2014) de doodsteek voor de CLAW-hypothese. De stellingen van de CLAW-hypothese, als volgt weergegeven door de auteurs, konden vrij simpel worden weerlegd:
DMS is a breakdown product of DMSP, a compatible solute produced by marine algae in response to osmoregulatory demands. Production of DMSP is controlled primarily by light, temperature, and salinity; the “warmest, most saline and most intensely illuminated” regions of the oceans exhibit the highest DMS fluxes.
The primary sources of marine boundary layer CCN are DMS oxidation products.
If DMS exerts a biogenic feedback control on cloud cover (through its role as a source of CCN), the palaeo record should show evidence of a correlation between past atmospheric DMS concentrations and global climate.
Greene en Hatton zagen de volgende duidelijke tekortkomingen van de theorie:
Allereerst was het onduidelijk of DMSP synthese wel altijd plaats vond onder invloed van verhoogde licht, temperatuur of zout concentraties. – Het is ook wat vreemd dat een in theorie zeer effectief verkoelend mechanisme daar aanwezig zou zijn waar de temperaturen het hoogst zijn.-
Daarnaast werd het oorspronkelijke artikel opgemerkt dat DMS als enige, of in ieder geval voor de meerderheid, voor de aanwezigheid van CCN deeltjes verantwoordelijk zou zijn. Dat bleek Niet het geval te zijn. Organische deeltjes, zeezout en nss-SO4 bleken (soms significant) bij te dragen aan de hoeveelheid CCB-deeltjes. In de studie van Ayers en Cainey (2007) wordt hierover opgemerkt: “Sea salt particles have the necessary properties to act very efficiently as CCN. Other work confirms the role of sea salt as CCN, with sea salt particles representing between 5 and 90% of CCN in the Marine Boudary Layer (MBL).”
Ook bleek dat de hoeveelheid DMS die nodig is om het aantal CCB te verhogen, niet overeen komt met de oorspronkelijke CLAW-theorie. Een verhoging van 1% DMS leidde slechts tot een verhoging van 0,1% DMS.
Het meest bijzonder was echter de klimatologische geschiedenis van DMS. Het bleek dat er inderdaad verschillen waren in DMS productie gedurende de ijstijden en interglaciale perioden, alleen waren die anders op het Noordelijk halfrond dan op het Zuidelijk halfrond. Green en Hatton concluderen:
“The contrast in findings from the ice core records in Northern and Southern Hemispheres raises important questions for the CLAW hypothesis. Whereas the Greenland cores, particularly GISP2, show an increase in biogenic sulphur emissions during interglacials, implying a negative feedback of the kind proposed in CLAW, this is in contrast to the Antarctic cores, for which colder conditions saw higher levels of biogenic sulphur. (…) Although cogent and valid explanations have been proposed to account for the asymmetry between Greenland and Antarctic ice core MSA deposits, the CLAW hypothesis in its current form suggests that it is predominantly temperature that governs DMS production. For this reason, palaeodata do not fully support the CLAW hypothesis.”
DMS en de slijmalg
De auteurs van de CLAW-theorie zijn naar mijn mening dan ook te kort door de bocht gegaan bij het beschrijven van hun klimaat-regulatie-mechanisme. Er had op zijn minst naar de optimale leefomstandigheden van de betrokken DMS producenten gekeken kunnen worden.
Wanneer DMS actief wordt geproduceerd door de bruine slijmalg, dan kan het bijna niet dat wordt beoogd om wolken te produceren ter afkoeling van de warme Noordzee. De Phaeocystis globosa gedijt bij zon, niet bij bewolking en het is naar mijn mening een forse tekortkoming in de theorie dat niet is gekeken naar andere effecten die DMS zou kunnen hebben wanneer de stof vrijkomt op de oceaanoppervlakte.
Zoals uit de studie van onder meer Ayers en Cainey (2007) naar voren komt, is gewoon zeezout in potentie een prima CCN die wolkenvorming zou kunnen opstarten. Onderzoek naar wolkenvorming boven Nederland laat zien dat verreweg de meeste wolken ontstaan uit zeezout, waardoor de claim dat wind boven de Noordzee de belangrijkste oorzaak is van regen in Nederland, niet helemaal uit de lucht komt vallen.
Het zal duidelijk zijn dat Phaeocystis globosa er dus alle belang bij heeft dat het zeezout niet toekomt aan haar rol als CCN en wat is er dan handiger als een verhoging van de luchtvochtigheid net boven het wateroppervlak? Dit zal immers beletten dat de zoutkorrels een erg hoge vlucht gaan maken. Ze worden immers door hun hydrofyle karakter zwaarder door het vocht boven de waterspiegel, waardoor het onmogelijk is dat ze bijdragen aan wolkenvorming.
Maar hoe krijg je een dergelijke vochtige grenslaag?
Het zal duidelijk zijn dat een hydrofyl zwavel-aerosol hierbij erg behulpzaam zal zijn. Het kan dan ook geen toeval zijn dat de warmste plaatsen op Aarde broeiplaatsen zijn van DMS. Het is in deze gevallen waarschijnlijk geen poging om te komen tot wolkenvorming om deze plaatsen af te koelen, maar veeleer een actief ingrijpen van DMS-producenten om te voorkomen dat de, voor hen, gunstige omstandigheden ter plaatse, worden ‘bedorven’ door zeezout en wolkenvorming.
Anderzijds; DMS kan ook voor wolkenvorming zorgen. De verschillende rol van DMS zoals deze is aangetoond in de ijslagen van het Noordelijk en Zuidelijk halfrond, lijkt erop te wijzen dat dit in het verleden ook veelvuldig is gebeurd. En dit wijst er natuurlijk weer op dat een biologische sturing van het klimaat als gevolg van de (‘egoïstische’) activiteit van micro-organismen niet valt uit te sluiten.
Het is voor Nederland, en het KNMI in het bijzonder, in ieder geval zaak om de ontwikkelingen in april op de Noordzee flink te monitoren…
Toch kan het verhaal niet gedaan zijn met het verhaal van de Noordzee en Oostzee, Duitsland en Nederland, wanneer algenbloei inderdaad een zo grote rol op het klimaat heeft als hier wordt gesuggereerd.
Maar in dit schrijven kan dan ook niet meer dan een aanzet gegeven worden tot een theorie, die in specifieke gevallen (bij voldoende statistische data) aanleiding kan geven tot een verassende omkering van de broeikas-theorie. Iets wat ik graag wil illustreren aan de hand van het artikel “Giftige algenwolken zorgen voor massale vissterfte in de Arabische Zee”, wat verscheen in “De Morgen” van 18 maart 2017.
Geïllustreerd door een fraaie satellietfoto stelt De Morgen:
“Explosieve groei van plantaardig plankton creëert in de Golf van Oman tweemaal per jaar enorme algenwolken die het water groen kleuren en elk ander zeeleven verdringen. Opwarming van het zeewater door de klimaatverandering is een belangrijke oorzaak.
De zogenoemde algenbloei in de Arabische Zee was dertig jaar geleden nog onbekend, maar kan inmiddels zo omvangrijk zijn dat hij vanuit de ruimte zichtbaar is, zoals satellietbeelden van NASA aantonen. Soms reiken de groene wolken tot aan India en bestrijken ze een oppervlakte die vijftig keer zo groot is als Nederland. Volgens de Omaanse marien ecoloog Ahmad al-Alawi worden de algenwolken steeds dikker en blijven ze langer hangen (…)
De gevolgen voor het mariene ecosysteem zijn groot. De algen vormen een stinkende groene deken die het dierlijk plankton verdringt waarvan veel vissen leven. Het gevolg is een soort kortsluiting in de voedselketen. En hoewel algen normaal zuurstof produceren, onttrekken ze als ze massaal afsterven juist zuurstof aan het water, wat weer tot grootschalige vissterfte leidt. De groene soep is niet alleen een ramp voor de Omaanse visserij, (…)
Algenbloei treedt altijd op door een combinatie van factoren, zegt Jef Huisman, hoogleraar aquatische microbiologie aan de Universiteit van Amsterdam. Algen gedijen bij hogere temperaturen en bij voedselrijkdom, vooral stikstof, fosfaat en ijzer. Beide factoren zijn in de Golf van Oman ruim aanwezig.
Het zeewater warmt op door de klimaatverandering, die in Zuid-Azië wordt versterkt door het smelten van gletsjers van de Himalaya. Dit versterkt ook de zuidwest-moesson. Als die over de Arabische Zee waait, welt uit de diepten voedselrijk water op dat algenbloei stimuleert. Daar komt bij dat de mens steeds meer voedingsstoffen in het water brengt door landbouw en afvalwater.”
Maar het kan dus ook anders worden geïnterpreteerd.
Het ligt natuurlijk voor de hand om “opwarming van de Golf van Oman door het klimaatverandering” de schuld te geven van het algentapijt. Maar in het licht van het bovenstaande is een omkering hiervan ook niet zo vreemd. De Golf van Oman grenst immers onder meer aan Pakistan, waar de bevolking van 132.352.790 personen in 1998 groeide tot maar liefst 207.774.520 personen in 2017, waarmee het het vier na grootste land ter wereld is qua bevolkingsaantal. Het kan niet anders dan dat dit voor een flinke milieudruk (overbevissing en ook bemesting) heeft gezorgd die (ook zonder het broeikas-effect) algenbloei in de hand werkt.
Het gegeven dat Jacobabad in Pakistan en Ras al-Khaimah de twee steden in de wereld zijn waar de natteboltemperatuur van 35 graden zijn doorbroken (bij deze temperatuur kan het lichaam niet meer afkoelen) en beide zijn gelegen in de onmiddellijke nabijheid van de Golf van Oman, kan dan ook nauwelijks toeval zijn.
Ook het gegeven dat New Scientist op 14 mei 2020 kopt met “Sommige plekken op aarde nu al te heet voor mens door klimaatverandering” en vervolgens uiteenzet dat: “de Golfstaten, India, Pakistan, de Verenigde Staten en Mexico” de plaatsen zijn waar de problemen door de klimaatverandering het grootst zijn, geeft te denken.
Het zijn immers de landen die grenzen aan de plaatsen waar ook het algenprobleem het grootst is (Golf van Mexico, Golf van Oman).
Dit alles leidt er toe dat het voor mij geen twijfel over bestaat dat de opgelopen hoeveelheden fosfaat hebben gezorgd voor een ‘regime-shift’ in de Oostzee en de Noordzee met grote gevolgen voor het klimaat. Landbouw trekt dus blijkbaar een zware wissel op de ‘natuurlijke ecosystemen’. Het is dan ook niet uit te sluiten dat de activiteiten van de mens al sinds eeuwen, via deze omweg, een invloed hebben op het wel en wee van de het West-Europese klimaat. Iets wat om een nadere studie vraagt.
Europese cultuurgeschiedenis
Fredrik Charpentier Ljungqvist revisiteerde in 2010 de grafiek van de laatste tweeduizend jaar klimaatgeschiedenis (met non-boomring-proxies, die waarschijnlijk grotendeels te vinden waren in Europa). Bijzonder is echter dat de verschillende tijdperken die zijn gekenmerkt door oorlog (met dus een lage landbouwproductiviteit) zich eveneens kenmerken door een opvallend lage gemiddelde tempertuur.
Om dit te illustreren heb ik allereerst de tweeduizend jaar ingedeeld in de tijdperken zoals deze ook in de middelbare scholen worden onderwezen.
Maar binnen de genoemde tijdperken zijn er natuurlijk ook markante omslagpunten geweest die in het onderstaande nader zijn uitgewerkt:
Romeinen (oudheid):
Allereerst was daar de (1) Pax Romana (27-180), die direct werd gevolgd door de ineenstorting van het romeinse rijk, de invallen van de Germanen en de daarop volgende (gewelddadige) volksverhuizingen (vanaf 200-600 ). In de vierde eeuw (2) was daar natuurlijk nog een kleine opleving onder keizer Constantijn die het (zeker: relatief) vredelievende christelijke geloof tot staatsgodsdienst verhief.
Vroege middeleeuwen
De geweldsontsporingen bij de val van het Romeinse rijk leidde ertoe dat de bevolking van Europa daalde van 70 tot 20 miljoen inwoners. Vanuit dit dieptepunt zorgde de regering van de Merovingische koningen (van de vijfde tot de achtste eeuw) voor een relatieve rust. Koning Clovis, laat aan het begin van de zesde eeuw (3) de Lex Salica optekenen om de orde te kunnen handhaven. Dit zijn de eerste wetten op schrift sinds het in onbruik geraakte Romeinse recht.
De Merovingen werden opgevolgd door de Karolingen (die het Frankische Rijk regeerden van de 8e tot de 10e eeuw). In de periode tussen 768 en 877 waren er slechts drie heersers over het grote Frankische Rijk (Karel de Grote, Lodewijk de Vrome en Karel de Kale) die belangrijke sociale hervormingen doorvoerden (oa. het verdrag van Coulaines, de eerste “grondwet” van feodaal Europa, en het in 864 uitgevaardigde Edict van Pîtres).
Wikipedia weet over deze periode te berichten: “Met de kroning van Karel de Grote in 800 (4) begint de eeuw voor West-Europa als een tijd van hoop, zoals deze in vele eeuwen niet gevoeld is. Het begin van deze eeuw mag dan ook een tijd van ongekende bloei en herstel genoemd worden, die bekendstaat als de Karolingische renaissance.” Met het invoeren van een nieuw muntstelsel en vooral door nieuwe landbouwvoorschriften die strikt nagevolgd moesten worden zorgde hij voor de Karolingische landbouwexpansie vanaf tweede helft 8e eeuw.
Deze welvaart leidt tot een relatieve overbevolking, met als gevolg plunderingen door de Sarazenen in Bourgondie, Zwitserland en Beieren, Noord- en Midden Italie. Door de Hongaren in Midden- Europa en door de Denen (Vikingen) in Engeland, de kustprovincies van Frankrijk en de Lage landen. Gedurende de tweede helft negende en tiende eeuw was de dynamiek van betrokken landen totaal verlamd.
Wikipedia meldt: “In de tweede helft van de [negende] eeuw (5) echter komen er steeds grotere problemen. Voor een deel komt dat omdat de Franken het begrip ‘kroonprins’, de enige erfgenaam van de macht, niet kennen. Na de dood van de koning volgt een deling van het Frankische Rijk volgens het Salische erfrecht. De Karolingers blijken niet bij machte om hun onderdanen tegen invallen uit het noorden te beschermen en plaatselijke machthebbers, die de Vikingen moeten zien te weren, zien niet in waarom zij de keizer nog moeten gehoorzamen.” (het volkse misprijzen uit zich ook in de naamgeving van hun (zich dan in snel tempo opeenvolgende) keizers, we zien dan o.a. Lodewijk de Stamelaar, Karel de Dikke en Lodewijk de Luie (Ludovicus qui nihil fecit)).
Hoge middeleeuwen
Het nieuwe beschavingsoffensief werd onder meer ingeleid door de hervorming van de kloosterordes (met onder meer de invoering van de zgn. “Godsvrede” (Treuga Dei), onder leiding van de abdij van Cluny (910 -1200), waar zoals alle Benedictijner kloosters, het werken op het land en ontginningen van woeste gronden, hoog stond aangeschreven(6).
De invallen van Sarazenen, Hongaren en Denen verminderden in hevigheid na de ‘ijzeren’ tiende eeuw, en het werken op het land werd weer lonend. Er ontstond zelfs een landbouw-surplus, wat de groei van steden mogelijk maakte. Dit vertaalde zich ook in de groeivoet van de bevolking: tussen 1000-1050 9,5%; 1050-1100 6,9 %; 1100-1150 4,2% en 1150-1200 22%.
De hoge middeleeuwen omvatten nagenoeg de gehele middeleeuwse warmte-periode, die volgens Wikipedia grofweg duurde van 950 tot 1250. Deze periode laat zich eigenlijk niet als één geheel nawijzen in de grafiek van Ljungqvist, die gedurende deze periode de temperatuur toch flinke uitschieters naar boven en naar beneden laat zien.
Voor deze uitschieters heb ik echter geen historische omslagpunten kunnen vinden.
Late middeleeuwen
In West Europa verdubbelde de populatie zich tijdens de hoge middeleeuwen. De bloei van de steden, die ook voor welvaart op het platteland zorgde, zorgde rond 1300 echter ook voor een ernstige crisis (7). Een crisis die waarschijnlijk al halverwege de dertiende eeuw begon.
De grote steden kregen te maken met sterke prijsstijgingen van de eerste levensbehoeften (vraag en aanbod), wat maakte dat de industrie, die voor de welvaart had gezorgd, te maken kreeg met sterke concurrentie van steden waar de levensstandaard minder hoog en de prijzen nog lager waren.
Dit zorgde ervoor dat deze grote steden (uit zelfbehoud) minder wilden betalen voor de eerste levensbehoeften, met als gevolg lagere prijzen voor graan, wat ook weer zorgde voor crisis op het platteland, met bijbehorende rellen. In reactie hierop bewapenden de steden zich. De nu ontstane stadsmilities bleken rond 1300 al zo krachtig dat zij zich teweer konden stellen tegenover het centrale gezag.
De ontwikkelingen rondom de Brugse Metten en de daarop volgende Guldensporenslag (1302), waarbij voor het eerst een (Frans) ridderleger het onderspit dolf tegen de burgerij, lieten duidelijk zien dat de landsheren zich op een andere wijze dan voorheen moesten wapenen tegen de steeds sterker wordende steden. Deze slag had daarnaast het gevolg dat in vele steden van de Nederlanden ‘democratische’ besturen werden aangesteld.
De overwinning van de stadsmilities op het ridderleger luidde op het militaire vlak dan ook een nieuw tijdperk in: de wedergeboorte van de infanterie met nieuwe middelen (hellebaard, goedendag) en methoden die het karakter van de strijd verhevigden. De onlusten die dan ook in de steden van Italië ontstaan, zorgen ervoor dat in 1309 de paus Clemens V, een Fransman, zijn zetel te Avignon in Zuid-Frankrijk vestigt. (8) De voorloper van het Westers Schisma.
In deze tijd had ook het bankwezen zich zozeer ontwikkeld dat het mogelijk was voor de leiders van een natie-staat om veel geld in te zetten voor nieuwe projecten.
Het eerste project waar dezen zich toe zetten was echter het uitbreiden van hun eigen macht, met name door middel van een nieuwe manier van oorlog voeren, waarin nu betaalde huurlegers de belangrijkste rol speelden.
Het machtsvacuüm wat zich nu had ontwikkeld in het rijkste West-Europese gebied (Vlaanderen) was dan ook de inzet van de eerste moderne oorlog. De honderdjarige oorlog (9-10) tussen Frankrijk en Engeland (1337-1453). Door opstanden, epidemieën (Zwarte Dood, 1347–1351), hongersnood (de grote hongersnood van 1315–1317) en plunderende bendes (voormalige) huursoldaten was aan het einde van de oorlog de bevolking van Europa gehalveerd.
Samen met de Honderdjarige Oorlog leidde de Zwarte Dood tot maatschappelijke ontwrichting, bijgeloof en uitbraken van massahysterie.
Renaissance
Met de Slag bij Castillon in 1453 weet de Franse koning uiteindelijk af te rekenen met de Engelsen. Zij verliezen alles in Frankrijk, behalve Kales (Calais). Hoewel de kanonnen, die al aan het begin van deze lange strijd op het slagveld verschenen, in het begin van de oorlog bijna even gevaarlijk voor de gebruikers waren als voor de doelen waarop ze stonden gericht, bleken deze aan het eind van de oorlog zozeer verbeterd, dat ze redelijk effectief werden. Ze bleken nu een nog geduchter wapen te zijn dan de Engelse boogschutters.
De relatief stabiele situatie die nu ontstond maakte ruimte voor een aantal landbouwkundige innovaties, die het welvaartspeil weer omhoog bracht. Ook nam de internationale handel weer in omvang toe, wat de grote Italiaanse steden en die van de Nederlanden tot grote bloei bracht. Het strijdtoneel verplaatste zich naar het dan pas ontdekte Amerika, van waaruit de gestolen kunstschatten en edelmetalen bijdroegen aan een bloei van de Europese cultuur.
Door het voeren van slimme huwelijkspolitiek slaagt het Habsburgse huis er in om nagenoeg geheel Europa en grote delen van Amerika te beheersen. Alleen ondervond Karel V, keizer van het Duitse rijk en Bourgondie, koning van Spanje, inclusief de Amerikaanse en Aziatische gebieden (samen groter dan het oude Romeinse rijk), ook al de nadelen van deze heerschappij. Opstanden als die van de relatief onbetekenende hertog Karel van Gelre waren voor hem moeilijk te beteugelen. Ook de Franse koning Frans I liet zich tijdens zijn strijd met Karel V ontvallen dat hij niet bang voor hem was, omdat hij weliswaar een groot rijk had, maar geen geld.
De ‘gouden eeuw’
De renaissance, die dus onder meer de inleiding was voor de Nederlandse ‘Gouden eeuw”, ontaarde hierdoor al snel. Doordat Karel V al snel had ontdekt dat een wereldrijk ook niet alles was, verdeelde zijn rijk nog tijdens zijn leven (wat bijzonder ongewoon was in zijn tijd). Hij droeg zijn Nederlandse gebieden over aan zijn zoon Filips II, aan wie hij in aparte ceremonies op 16 januari 1556 de Spaanse koninkrijken en op 10 juni ook de Franche-Comté overdroeg. Op 5-7 september 1556 droeg Karel ten slotte de rechten van het keizerschap over aan zijn broer en latere keizer Ferdinand I.
De ‘geldhonger’ die Karel V, door diens eindeloze oorlogen, had veroorzaakt bij zijn zoon, Fillips II van Spanje, meende Filips op te kunnen lossen door het heffen van belastingen bij zijn rijkste inwoners, de Nederlanders, waar hij, opgevoed aan het Spaanse hof, ook weinig binding mee voelde. Dit leidde direct (11) tot de tachtigjarige (1568-1648) en ook de dertigjarige oorlog (1618-1648), waarin mogelijk meer dan 40% van de inwoners van het Duitse rijk om het leven kwamen. Tegelijkertijd ontstond ook de Engelse burgeroorlog (1642-1649), die uiteindelijk resulteerde in ‘Glorious Revolution’, in 1688, waardoor de Nederlandse stadhouder Willem III ook de Engelse troon wist te bezetten.
De rest van de eeuw monde vervolgens uit in een reeks van oorlogen tussen Willem III en Lodewijk XIV, de ‘zonnekoning’. Ook na het overlijden (12) van Willem III (1702) werd zijn laatste oorlog (de Spaanse successieoorlog) doorgevoerd, welke uiteindelijk de belangrijkste strijdende partijen (Nederland en Frankrijk) tot de vrede van Utrecht en een bankroet bracht. Het is opmerkelijk dat, wanneer de hier uiteengezette theorie hout snijdt, de Zonnekoning hoofdverantwoordelijk is voor de koudste temperaturen van de afgelopen 2000 jaar. Na hem kwam de inderdaad ander weer (“Après nous, le déluge”). Gelukkig maar.
Verlichting
Het wegvallen van de invloed van Frankrijk en Engeland/ de Nederlanden zorgde ervoor dat een andere hoofdrolspeler op het Europese continent zich kon profileren. De verlichtingsperiode, is meer dan al het andere een emancipatiebeweging van Duitsland, waarin een beroep wordt gedaan op het rationele denken, of liever nog het zelfstandige denken. In de beroemde woorden van Kant:
“Verlichting is het uittreden van de mens uit zijn onmondigheid waaraan hij zelf schuldig is. Onmondigheid is het onvermogen gebruik te maken van zijn verstand zonder leiding van een ander. Aan deze onmondigheid is men zelf schuldig wanneer de oorzaak ervan niet ligt in gebrek aan verstand maar ligt in het gebrek aan beslissing en moed het verstand te gebruiken zonder leiding van een ander. ‘Sapere aude!’: ‘Heb de moed te weten’ (d.i. gebruik te maken van uw eigen verstand), is derhalve het devies van de Verlichting’.”
Wikipedia meldt over deze eeuw: “In deze eeuw is zich een mondiale economie gaan ontwikkelen met Europa als middelpunt; dit continent, met name het noordwesten, is dan ook onvergelijkbaar rijker dan welk ander werelddeel ook. De talrijke uitvindingen en de ontwikkelde techniek, die hun uitwerking op de landbouw en de industrie niet mist, stelt vele Europeanen in staat een grotere greep te krijgen op vroeger niet te beïnvloeden omstandigheden.”
Industrialisatie
De relatieve rust in deze periode leidde echter ook tot (13) de eerste industriële revolutie (1760-1867) waarvan de eerste ontwikkeling het eerst met name in Engeland zou plaatsvinden. Zeker in de beginjaren van deze periode ontstond (terecht) grote twijfel aan de rechtvaardigheid van het ‘liberale systeem’ wat deze ontwikkeling mogelijk had gemaakt.
Het economische succes wat deze nieuwe industrialisatie Engeland bracht, uitte zich onder meer in de oorlogen die nu waren begonnen om de koloniën van Noord-Amerika. De strijd tussen Frankrijk en Engeland, met name rondom de vrijheidsoorlog van de Verenigde Staten, was echter meer dan de Franse staatskas kon dragen. Dit leidde uiteindelijk leidde tot grote hongersnoden in Frankrijk, welke de directe aanleiding waren voor de (14) Franse revolutie en daarop volgende Napoleontische oorlogen (1789-1815).
Ook het gegroeide Duitse zelfbewustzijn leidde in de richting van een eenheidsstaat. Hieraan werd invulling gegeven door de opkomst van Pruisen en de Duitse eenwording. Deze ontwikkeling werd met wantrouwen gevolgd door Frankrijk die eigenlijk geen zin had in een dergelijke machtige buurman, hetgeen tot de Frans-Duitse oorlog (1870-1871) zou leiden (15).
En dan zijn we al bij de twintigste eeuw waarin twee verschrikkelijke wereldoorlogen hebben gewoed. Omdat voor deze periode een beduidend nauwkeuriger temperatuurverslaglegging bestaat, lijkt het logisch om deze periode wat meer in detail te laten zien:
