home > co2 > correlatie-co2-temperatuur

Wat is de samenhang tussen CO₂ en temperatuur?

Bij de vraag of er een duidelijke samenhang (correlatie) is tussen CO₂ en temperatuur is belangrijk om te kijken naar de tijdschaal. Over een periode van honderden miljoenen jaren blijkt er geen correlatie te zijn, maar die correlatie is er wel over de afgelopen honderdduizenden jaren en over de afgelopen tientallen jaren. Daar waar er sprake is van correlatie ijlt de CO₂ na op de temperatuur. CO₂ kan dus niet de oorzaak zijn van de temperatuurvariaties.

De toename van CO₂ in de atmosfeer wordt vaak beschouwd als de oorzaak van de opwarming van de aarde. Alle beleidsdoelstellingen zijn ook geformuleerd in termen van de hoeveelheid CO₂-uitstoot in plaats van dat het is uitgedrukt in de maximaal acceptabele temperatuurstijging in Nederland. Op het eerste oog lijkt er inderdaad een verband tussen de temperatuurstijging op aarde en de toename van CO₂ in de atmosfeer.

De correlatie tussen CO₂ en temperatuur over de afgelopen 170 jaar
Afbeelding 1: De blauwe lijn geeft het temperatuurverloop over de afgelopen 170 jaar weer. De groene lijn laat het verloop zien van de CO₂-concentratie in dezelfde periode.

De afgelopen 100 jaar is de temperatuur op aarde met ongeveer 1°C gestegen. Tegelijkertijd is de concentratie van CO₂ in de atmosfeer gestegen van ongeveer 0,03% naar ruim 0,04% (410 ppm, parts per million). Het IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change van de Verenigde Naties) vindt de opwarming zo extreem dat het concludeert dat deze niet uitsluitend door natuurlijke factoren te verklaren is.

Maar dat betekent niet automatisch dat die twee zaken ook echt een verband (correlatie) hebben, laat staan dat CO₂ de oorzaak is van de temperatuurstijging. Uit het plaatje hierboven lijkt er een verband te zijn tussen de temperatuur en de CO₂-concentratie, maar het stelt in werkelijkheid niet zo veel voor. Het gaat hier om twee redelijke gelijkmatige stijgende lijnen. Die correleren inderdaad, maar dat geldt voor alles wat in die periode geleidelijk is gestegen (of gedaald: negatieve correlatie), bijvoorbeeld de prijs van woningen, de toename van de wereldbevolking of de verkoop van ijslolly's. Zo zijn er vele voorbeelden van onzinnige correlaties. Een hoge correlatie is pas echt interessant wanneer het verloop van pieken en dalen van de twee lijnen samenvallen. Maar zelfs dan weet je alleen nog dat er een samenhang is tussen de verschijnselen; het is nog niet duidelijk of de een de oorzaak is van de ander, of andersom, of dat er misschien een derde aspect in het spel is waarvan beide verschijnselen afhankelijk zijn, of dat het gewoon toeval is.

Is CO₂ de oorzaak van temperatuurverandering?

Het grote probleem met de veronderstelde rol van CO₂ is dat het de klimaatveranderingen uit het verleden niet kan verklaren. Als het waar is dat de hoeveelheid CO₂ de belangrijkste oorzaak is van de opwarming, dan zou dat moeten blijken uit temperatuurveranderingen in het verleden. Dat is niet het geval. In het verleden waren er periodes met hoge temperaturen en lage concentraties CO₂ en omgekeerd; de CO₂-concentratie blijkt geen goede graadmeter voor de temperatuur op aarde.

De samenhang tussen CO₂ en temperatuur is op verschillende tijdschalen uitgebreid wetenschappelijk onderzocht. De resultaten hiervan staan hieronder beschreven. Het blijkt dat er op een tijdschaal van miljoenen jaren in het geheel geen correlatie is. Op kortere tijdschalen is er wel een duidelijke correlatie zichtbaar, maar daarbij is het zo dat de veranderingen van de CO₂-concentratie altijd met enige vertraging volgen op de temperatuurveranderingen. Veranderingen in de CO₂-concentratie kunnen dus nooit de oorzaak zijn, maar alleen het gevolg van de temperatuursveranderingen. In het artikel Is CO₂-verandering oorzaak of gevolg? gaan we hier uitgebreider op in.

Overigens geldt ook voor de huidige opwarming dat deze al veel eerder is begonnen dan de stijging van de CO₂-concentratie. Zoals te zien is in de laatste grafiek in het artikel over Hockeystick, stijgt de temperatuur op aarde al sinds het eind van de 17e eeuw, lang voor de industrialisatie. Dit alles betekent dat er geen empirisch (op waarnemingen gebaseerd) bewijs is voor de werking van CO₂.

De afgelopen 425 miljoen jaar

Professor W. Jackson Davis van de Universiteit van Californië (Santa Cruz) heeft onderzoek gedaan naar de relatie van CO₂-concentratie en temperatuur over de afgelopen 425 miljoen jaar. Zijn conclusie: "The principal findings of this study are that neither the atmospheric concentration of CO2 nor ΔRFCO2 is correlated with T over most of the ancient (Phanerozoic) climate" Nederlands"De belangrijkste bevindingen van deze studie zijn dat noch de atmosferische concentratie van CO2 noch ΔRFCO2 gecorreleerd is aan de temperatuur over het grootste deel van het Phanerozoïsche klimaat". Dus noch de CO₂-concentratie in absolute zin, noch de verandering van CO₂ is gecorreleerd aan de temperatuur. Zie Davis, 2017 Om in het verre verleden een inschatting te kunnen doen van de temperatuur en de CO₂-concentratie wordt bij dit type onderzoek gebruik gemaakt van indirecte metingen (proxies) op basis van isotopen van koolstof en zuurstof. In onderstaande figuur is het verloop van de temperatuur (rode lijn) en de CO₂-concentratie (groene lijn) in de tijd weergegeven. De tijdas gaat terug tot 450 miljoen jaar geleden.

Geen correlatie tussen CO₂ en temperatuur over de afgelopen 450 miljoen jaar
Afbeelding 2: Geen correlatie tussen CO₂ en temperatuur over de afgelopen 450 miljoen jaar. Horizontaal is de tijdas aangegeven die teruggaat tot 450 miljoen jaar geleden. De rode lijn geeft het verloop van de temperatuur aan, de groene lijn geeft het verloop van de CO₂-concentratie in de atmosfeer.

Geen correlatie tussen CO₂ en temperatuur over de afgelopen 450 miljoen jaar
Afbeelding 3: Geen correlatie tussen CO₂ en temperatuur over de afgelopen 450 miljoen jaar. Elke rode punt is een meetwaarde, met verticaal de temperatuur en horizontaal de bijbehorende CO₂-concentratie
Het ontbreken van een duidelijke correlatie blijkt direct uit bovenstaande grafiek uit de publicatie van Davis: de fluctuaties van de CO₂-concentratie vertonen geen verband met de temperatuur. In afbeelding 3 zijn alle meetwaarden als rode punten getekend, met verticaal de temperatuur van de meting (op basis van het zuurstof-isotoop) en horizontaal de bijbehorende CO₂-concentratie. Hierin is een flauwe negatieve trendlijn zichtbaar; dus een hogere CO₂-concentratie is vaker gekoppeld aan een lagere temperatuur dan aan een hogere. Maar het effect hiervan is zwak: minder dan 4%. Davis concludeert daarom dat meer dan 95% van de variatie in de temperatuur verklaard moet worden door andere (onbekende) invloeden dan die van CO₂. Davis merkt in zijn onderzoek nog fijntjes op dat correlatie geen oorzakelijk verband impliceert, maar de afwezigheid van correlatie wel bewijst dat er geen oorzakelijk verband is tussen temperatuur en CO₂-concentratie.

De afgelopen 420.000 jaar

Onderzoekscentrum Vostok Antarctica
Afbeelding 4: Onderzoekscentrum Vostok Antarctica
Het onderzoek van Davis kijkt naar een hele lange periode van 425 miljoen jaar. Wat er precies gebeurt in periodes die kleiner zijn dan 2,5 miljoen jaar is daarmee niet zichtbaar. Het is daarom interessant om ook te kijken naar periodes die minder ver terug gaan. Dat is uitgebreid onderzocht aan de hand van boringen in de dikke ijslaag op Antarctica en Groenland. Met name in het Russische onderzoekscentrum Vostok op ongeveer 1000 km van de Zuidpool is in 1998 een van 's werelds grootste ijsonderzoeken verricht. Een team van Russen, Fransen en Amerikanen boorde tot 3623 m diep in het ijs en onderzocht de boorkernen. De oudste ijslagen bleken meer dan 420.000 jaar oud te zijn.

Op basis van de gegevens van de ijsboringen waren wetenschappers (Petit et al, 1999) in staat een inschatting te maken van de temperaturen en de CO₂-concentraties over een periode tot 420.000 jaar geleden. Zoals te zien is in de volgende figuur is sprake van een duidelijke samenhang tussen deze twee variabelen. Het opmerkelijke is alleen dat alle veranderingen in de CO₂-concentratie steeds iets later plaatsvinden dan de temperatuursveranderingen. De tijdvertraging varieert van 600 tot 1500 jaar en is gemiddeld ongeveer 900 jaar (Indermühle et al., 2000). Er is geen enkel voorbeeld waarbij de CO₂-verandering niet achterloopt op de temperatuur. CO₂ volgt dus de temperatuur en niet andersom. Dit betekent dat het uitgesloten is dat CO₂ de oorzaak is van de temperatuursverandering.

De correlatie tussen CO₂ en temperatuur over de afgelopen 420.000 jaar
Afbeelding 5: De temperatuur- en CO₂-variaties over een periode van 420.000 jaar op basis van de Vostok-ijsboringen. De bovenste grafiek geeft het verloop van de temperatuur (blauw) en de onderste het verloop van de CO₂-concentratie (groen). Te zien is dat de veranderingen in de temperatuur net iets eerder plaatsvinden dan de veranderingen in de CO₂-concentratie. Bron: Mario Buildreps.

Afgelopen tientallen jaren

Ook op een kortere termijn is een vergelijkbare samenhang zichtbaar. De Noorse hoogleraar Ole Humlum heeft aan de hand van actuele nauwkeurige metingen de relatie onderzocht van de CO₂-concentratie ten opzichte van de (lucht)temperatuur en de temperatuur van het zeewater. Zie Humlum et al., 2013. Hij heeft daarbij niet gekeken naar de absolute waarden van die variabelen, maar naar de verandering ten opzichte van het jaar ervoor. Op die manier elimineert hij de jaarlijkse seizoensvariaties. In onderstaand plaatje zijn die veranderingen weergegeven.

correlatie tussen CO₂ en temperatuur over een periode van 30 jaar
Afbeelding 6: Recente temperatuur- en CO₂-variaties. Ook hier volgt de CO₂-concentratie (groen) de temperatuur (blauw). Bron: Humlum et al., 2013.

Het is duidelijk te zien dat ook hier de verandering van de CO₂-concentratie achterloopt op die van de temperatuur. De CO₂-verandering loopt ongeveer 10 maanden achter op die van de luchttemperatuur en 11 tot 12 maanden op die van de zeewatertemperatuur. Ook voor de veranderingen op deze tijdschaal is duidelijk dat CO₂ nooit de oorzaak van de temperatuursverandering kan zijn.

De relatie tussen CO₂ en temperatuur over de afgelopen 40 jaar
Afbeelding 7: De relatie tussen CO₂ en temperatuur over de afgelopen 40 jaar

Op de website woodsfortrees.org is het mogelijk interactieve grafieken te maken op basis van vele verschillende datasets. Onderstaande grafiek is gemaakt door de veranderingen van de temperatuur (Hadcrut4) te vergelijken met de veranderingen van CO₂-concentratie. Het is mooi te zien hoe CO₂ na-ijlt op de temperatuur. Als er een oorzakelijk verband is tussen CO₂ en temperatuur, dan is de verandering van de CO₂-concentratie het gevolg van de opwarming of afkoeling en niet de oorzaak. Klik op deze link om op de site van woodfortrees.org de grafiek te bewerken.






De invloed van CO₂ volgens Patrick Moore

Patrick Moore, een van de oprichters van Greenpeace, geeft in de volgende video een samenvatting van de twijfel die er is over de invloed van CO₂ op het klimaat.