In dit artikel legt Gerrit Vermeer, oud-cherrytomatenteler en tot voor kort PUM-adviseur in tropische landen, uit waarom we ons beter zouden kunnen focussen op waterdamp als belangrijkste factor in het opwarmingsproces van de atmosfeer. Eerder gaf hij zijn visie op teeltuitdagingen in de LED-teelt van tomaat*, en nu laat hij, opnieuw wijzend op kennis uit de wereld van planten en bomen, zien hoe we van planten en bomen kunnen leren over hoe het klimaat opwarmt.
"Tot nog toe wordt CO₂ als belangrijkste factor gezien, omdat we die, gekoppeld aan ons gedrag, uitstoten. We gaan ervan uit dat de uitstoot van CO₂ een versnellend effect heeft op de opwarming van de atmosfeer. De rol van waterdamp als versnellende factor wordt echter onvoldoende onderkend. Het zou jammer zijn - ook gezien de investeringen die we nu plannen - dat we achteraf moeten constateren dat het opwarmingsproces gewoon is doorgegaan ondanks pogingen de CO2-uitstoot onder controle te brengen."
Volgens Gerrit's waarnemingen van de natuur heeft waterdamp een eigen, versnellende rol in het opwarmingsproces. Wat gebeurt er precies? Hij legt het hieronder uit. "In de ochtend ontstaat op het koele oppervlak van bladeren van planten en bomen dauw, condens. Waterdamp koelt af en wordt water. Bij dat proces, bij deze faseovergang, komt latente warmte vrij. Die warmte wordt door de plant niet gebruikt om op te warmen, de condensatie zou dan direct stoppen. Dat zie je niet, de bladtemperatuur blijft bij een gezonde plant altijd iets onder de ruimtetemperatuur, ook in warmere omstandigheden, mits er voldoende water via de wortel of waterdamp in de lucht is. Ook regendruppels warmen niet op als waterdamp condenseert."
De vrijkomende energie uit de faseovergang moet ergens blijven, concludeert de oud-cherrytomatenteler die tegenwoordig in de tropen actief is. 'Mijn verklaring ervoor is dat de vrijkomende latente warmte bij het condenseren deels wordt omgezet in infraroodstraling. Het condens heeft een uitwisseling/interactie met water in het blad. We meten zo de planttemperatuur. "
Dat wat er 's morgens vroeg gebeurt, gaat eigenlijk de hele dag door: de plant koelt zich via geleiding (afgifte van warmte vanuit het blad), die het condens opwarmt en doet verdampen. Het is een continu proces van condenseren en verdampen. "Mijns inziens gaat het hier om een natuurkundig basisprincipe, namelijk dat er voor de af- en aanvoer van warmte twee onderscheidende energievormen zijn: infraroodstraling bij condensatie en (o.a.) geleiding bij verdamping."
Het blad kan zich door verdamping zeer goed koelen, latente warmte in de faseovergang is 2250 KJ per liter water, benadrukt Gerrit. "Dit is gemeten in een gesloten ruimte, anders kan er niet gemeten worden." (Het opwarmen van 1 liter water van 1° tot 100°C kost 430 KJ).
De natuur is echter niet gesloten of slechts deels gesloten in het blad. Er vindt daar vindt continu een herverdeling plaats tussen bindingsenergie, geleiding en infraroodstraling. "Dit maakt de koeling mogelijk die we in de natuur overal kunnen waarnemen. De natuur regelt haar groeikracht in belangrijke mate via de temperatuur van het blad. Het type bladoppervlakte speelt daarbij een eigen rol. Dat kan verder onderzocht worden. Er is veel verschil in kracht waarneembaar. Iedere plant creëert een balans in groeikracht vanuit dit principe; iedere plant- of boomsoort is verschillend, een optimale balans geeft de hoogste groeikracht."
Hier wijst de oud-teler en voormalig PUM-adviseur op een belangrijk punt. "Verdampen is een ander proces dan opwarmen - en afkoelen is een ander proces dan condenseren. Opwarmen en afkoelen gaan over voelbare (waarneembare) warmte, het keteltje kookt of de koffie wordt koud. Latente warmte is de niet-voelbare energie die een grote rol speelt bij de faseovergang: van water naar waterdamp (vraagt energie – via wind, geleiding en relatieve luchtvochtigheid wordt dit omgezet in latente warmte) en van waterdamp naar water (latente warmte wordt omgezet in infraroodstraling en bindingsenergie)."
De rol van dit proces in het klimaat
Als planten en bomen dit algemene principe herkend hebben, dan kunnen wij daar veel van leren, vindt Gerrit. Hij wil vanuit dit principe de versnellende rol van infraroodstraling (die vrijkomt bij condensatie) in het klimaat-opwarmingsproces onder de aandacht brengen.
"Klimaatwetenschappers zijn het erover eens dat opwarmende lucht bij elke graad stijging 7% meer waterdamp kan bevatten. Waterdamp heeft een eigen identiteit in het stijgen en dalen van lucht. De dichtheid van waterdamp in de atmosfeer verandert met de temperatuur: hoe hoger de temperatuur, hoe lager de dichtheid. Meer waterdamp betekent een toename van de infraroodstraling die de atmosfeer extra en egaler opwarmt, waardoor de dichtheid afneemt, waardoor er minder wolkvorming optreedt, waardoor de atmosfeer nóg meer waterdamp kan bevatten."
Interessant in dit verband zijn volgens Gerrit de waarnemingen van dr. Gerald Pollack, hoogleraar aan de Universiteit van Washington. "Hij laat in zijn lezingen zien dat infraroodstraling de binding tussen watermoleculen versterkt, hij noemt dat exclusion zone, die wordt dieper als het wateroppervlak bestraald wordt met infrarood, vooral in de 3000 nm. Hij geeft in zijn lezingen vooral aandacht aan de overgangen van water naar ijs en andersom."
Wat de oud-teler eraan wil toevoegen is dat dit ook speelt in de overgang van waterdamp naar water. "Infraroodstraling komt vrij vanuit de latente warmte bij condensatie en deze straling structureert het oppervlak van water en waterdruppels. Bij het ontstaan van druppelvorming versterkt dat de binding. Zodra, bij afkoeling, de dichtheid toeneemt, en waterdamp overgaat in water, structureert de infraroodstraling het wateroppervlak, ook van de druppels, waardoor de druppelvorming toeneemt."
Infraroodstraling heeft twee gevolgen: opwarming van de atmosfeer én structurering van water, somt Gerrit op. "Meer infraroodstraling in de atmosfeer heeft tot gevolg dat de dynamiek van het systeem toeneemt. Dit is een lokaal proces: wolken ontstaan lokaal, dit zorgt ervoor dat meer neerslag in een beperkter gebied valt."
De rol van CO₂ ten opzichte van infraroodstraling
In vergelijking met de hoeveelheid infraroodstraling die vrijkomt bij condensatie (die toeneemt naarmate de atmosfeer meer vocht bevat) is de rol van CO₂ beperkt, stelt de oud-teler. "Het spectrum van infraroodstraling laat zien dat infraroodstraling die vrijkomt bij condensatie niet wordt geabsorbeerd door CO₂ moleculen. (zie ook: https://www.ahachemistry.com/2710-doesnt-water-vapour-absorb-all-the-ir.html) De opwarming van de atmosfeer door infraroodstraling als zodanig speelt een veel grotere rol dan de CO₂ die we toevoegen/uitstoten."
Misschien is ook de volgende gedachte van belang, meent hij. "We spreken van de gemiddelde temperatuur (wereldwijd), terwijl die niet de dynamiek weergeeft die ontstaat. Ik pleit ervoor het klimaat veel meer lokaal te bekijken: hoewel de verschillen lokaal toenemen, neemt de totale wolkvorming (wereldwijd) af als de temperatuur stijgt en de regen valt juist meer lokaal en heftiger. In feite is dit een teken van de versnelling van de opwarming. Bovendien: als er minder wolken zijn dan zal de atmosfeer meer zonlicht doorlaten; ook dit versnelt de opwarming."
Condensatie activeert zo het ontstaan van condens en wolkvorming omdat de vrijgekomen infraroodstraling de binding tussen watermoleculen aan de oppervlakte versterkt, benadrukt Gerrit. De rol van convectie (wind!) die de stroom van warme naar koude lucht aanjaagt, is natuurlijk levensgroot, maar is in dit verband een apart onderwerp."
© Thijmen Tiersma | BPnieuws.nl
Mistsysteem in de kas. Inzet van waterdamp om het klimaat te verbeteren in de kas.
Samenvattend
In planten en bomen is het verschil in de aanvoer en afvoer van warmte herkend en toegepast om zichzelf te koelen en zo groeikracht te realiseren, vat Gerrit samen aan het eind van zijn betoog. "Daar kunnen wij iets van leren door, vanuit een lokaal perspectief, onze invloed op het klimaat te begrijpen, met name hoe lokale processen een signaal zijn van het opwarmingsproces."
"Infraroodstraling vergroot de lokale verschillen omdat het een versterkend effect heeft op de druppelvorming en wolkvorming lokaal uitstelt, waardoor lokaal extra verdamping optreedt. Het gemiddelde klimaat waar we nu mee rekenen vertroebelt onze blik. Mij lijkt dat we beter lokaal gaan kijken en vanuit de toegenomen lokale dynamiek onze invloed op de globale opwarming begrijpen."
Dat heeft consequenties voor hoe we tegen CO₂ als broeikasgas aan kijken, realiseert hij zich. "De versnellende rol daarvan is beperkt en mijns inziens mogen we CO₂ uitsluitend beschouwen als een individueel gas dat op zichzelf de atmosfeer opwarmt."
"Vanuit de rol van infraroodstraling die vrijkomt bij condensatie is invloed van waterdamp veel groter dan algemeen wordt aangenomen. Vanuit satellietgegevens is duidelijk te zien dat de opwarming toeneemt daar waar de meeste energie wordt verbruikt. Ik ben van mening dat er onderzoek gedaan zou moeten worden naar het proces van opwarming als rechtstreeks gevolg van onze energieconsumptie/warmteproductie, waarbij de versnellende rol van infraroodstraling meegenomen wordt."
Onderstaande links naar Pollacks lezingen verduidelijken veel:
https://www.youtube.com/watch?v=p9UC0chfXcg
https://www.youtube.com/watch?v=rfxDs1N_-3c
www.youtube.com/watch?v=i-T7tCMUDXU
Nog een link die volgens Gerrit ook over dit onderwerp iets kan zeggen:
https://www.youtube.com/watch?v=7hGqlEpvODw
Over Gerrit Vermeer
Gerrit Vermeer (73) is oud-cherrytomatenteler en was tot zijn 72e PUM-adviseur in tropische landen. Gerrit schreef eerder ook al over hoe planten koelen bij waterstress en gaf zijn visie op teeltuitdagingen in de LED-teelt van tomaat.
Hij houdt zich vooral bezig met de fysische kant van het klimaat en in de natuur. Inzicht in het klimaat vanuit het menselijk handelen is voor hem een belangrijk punt. Het is een belangrijke reden om dit als prioriteit te zien. Telers kunnen de invloed van CO2 vanuit infraroodstraling gebruiken om hun impact op klimaatverandering nog eens goed te bekijken, vindt Gerrit. Planten en bomen hebben de relatie met de fysische kant in het klimaat toegepast en vrij waarschijnlijk ook waargenomen via een onbewust proces. "'Ook dat is een interessant gegeven, waar ik me ook mee bezig houdt. Hoe vindt dat waarnemen precies plaats?"
*Lees hier zijn artikel over hoe planten koelen bij waterstress terug: https://www.groentennieuws.nl/article/9687600/hoe-koelteen-plant-bij-waterstress/
Voor meer informatie:
Gerrit Vermeer
[email protected]
