Henrik Svensmark is ervan overtuigd dat wolken het klimaat sterk beïnvloeden. Al sinds zijn jeugd is hij gefascineerd door wolken. Het verband tussen kosmische straling en wolkvorming ontrafelde hij als moleculaire fysicus aan het Deense Instituut voor Ruimteonderzoek: hoe meer kosmische straling, hoe meer lage bewolking. „Wolken in de onderste 3 kilometer van de atmosfeer blijken door hun schaduwwerking een afkoelend effect te hebben.”

De intensiteit van kosmische straling die de aarde bereikt, hangt af van het magneetveld dat de zon omgeeft, stelt prof. Svensmark. „Dit magneetveld buigt de stroom geladen kosmische deeltjes weg van de aarde.

Verder is bekend dat een stijging van het aantal zonnevlekken een forse toename betekent van dat magnetische veld rond de zon. Meer zonnevlekken betekent dus dat de kosmische straling afzwakt, waardoor de vorming van lage bewolking afneemt. Het verkoelende effect ervan neemt af, zodat een toename van het aantal zonnevlekken de aarde zal opwarmen”, redeneert Svensmark.

Belasterd

In 1997 probeerde hij zijn bevindingen te publiceren in het wetenschappelijke tijdschrift Science. Zijn artikel werd geweigerd omdat het de algemeen geaccepteerde broeikasgashypothese aan het wankelen kon brengen.

Bert Bolin, eerste voorzitter van het VN-klimaatbureau IPCC, omschreef het Deense onderzoek zelfs als „wetenschappelijk extreem naïef en onverantwoordelijk.” Svensmark, terugblikkend: „Ik voelde me belasterd en wetenschappelijk uitgesloten. Omdat ik durfde te twijfelen aan de dogma’s van het IPCC.”

Het kwam ook hard aan in de klimaatalarmistische kringen toen Svensmark de sterke toename van de zonneactiviteit in de loop van de vorige eeuw –de zon was actiever dan ooit– gebruikte om te beweren dat „dit voor een groot deel de huidige opwarming van de aarde verklaart.”

Het klimaat vertoont de afgelopen duizend jaar, maar ook daarvoor, telkens hetzelfde beeld: warme perioden gaan gepaard met hoge zonneactiviteit –veel zonnevlekken– terwijl de zon in koude perioden juist opvallend rustig is. Zo viel de periode van het Maunderminimum van 1645 tot 1715 –waarin bijna geen zonnevlekken optraden– samen met de diepste koude van de kleine ijstijd (zie kader).

Interesse

Svensmark vergeleek ook satellietdata van de wolkbedekking met de sterkte van de kosmische straling en vond daartussen enige samenhang. „Dat we die samenloop vonden was natuurlijk prachtig, maar die bewijst nog geen oorzakelijke verband. Daarom hebben we het SKY-project opgezet, waarmee we dit onder laboratoriumomstandigheden kunnen nabootsen.”

De SKY-experimenten bevestigden zijn hypothese behoorlijk en gaven Svensmark meer inzicht in de gecompliceerde stralingseffecten die bijdroegen tot wolkvorming.

Ondanks de weerstand tegen de hypothese van Svensmark mocht Nigel Calder op het CERN een voordracht houden over de invloed van de zonnevlekken op het klimaat. Dit wekte de interesse van CERN-onderzoeker Jasper Kirkby, die het wel zag zitten om het SKY-experiment met straling uit een eigen deeltjesversneller nog fundamenteler op te zetten.

Vertraging

Calder en Svensmark hielpen Kirkby een proefplan te schrijven voor een grootscheeps experiment onder de naam Cloud. Aanvankelijk kreeg hij soortgelijke negatieve reacties als Svensmark. Kirkby begreep dat hij zich vooral politiek correct moest opstellen en kreeg in 2009, met een vertraging van zo’n tien jaar, alsnog groen licht.

Stralingsbron werd een zogeheten Proton Synchroton, die was aangesloten op een speciaal ontworpen onderzoeksvat. Daarin zouden verschillende atmosferische toestanden worden nagebootst. Het doel was het ontstaan van aerosolen en wolkvorming door kunstmatige kosmische straling onder controleerbare laboratoriumomstandigheden te analyseren.

„Er zijn verschillende aanwijzingen dat zonnevlekken het klimaat beïnvloeden, maar we weten niet welke mechanismen daar achter zitten. Dat willen we juist uitzoeken”, legt Cloudprojectleider Kirkby uit. „Dit is nodig is om het onderzoek uit de controversiële sfeer te halen.”

Handenwrijvend

De eerste resultaten werden vorig jaar augustus gepubliceerd in Nature. Daarin werd aangetoond dat kosmische deeltjes uit het Proton Synchrotron tot wolkvorming kunnen leiden. Alleen waren die deeltjes daarvoor nog veel te klein.

Handenwrijvend blogden tegenstanders dat dit wel eens de genadeslag kon zijn voor de „wetenschappelijk naïeve” hypothese van Svensmark. De Deense onderzoeker pareerde deze suggestie door te wijzen op de verslagen van de IPAC’10-conferentie in Kyoto, waar beschreven wordt dat de deeltjes in de Cloudkamer aangroeiden tot 70 nanometer, wat volgens Svensmark groot genoeg was voor wolkvorming.

Het Cloudexperiment wordt voortgezet en de discussie zal nog lang doorgaan.

Niets veranderlijker dan klimaat

Het wordt steeds warmer, ijsbergen smelten, de zeespiegel stijgt onrustbarend. Waar moet dat heen, zal Nederland op termijn onder water verdwijnen?

In het jaar 985 schreven Vikingen geschiedenis door zich aan de westkust van Groenland te vestigen en daar op grote schaal landbouw en veeteelt te bedrijven. Een zeer warme periode was aangebroken, het zogenaamde middeleeuws klimaatoptimum. In deze periode, van circa 900 tot 1300, waren de temperaturen beduidend hoger dan nu. In Schotland kwam wijnbouw tot bloei en in China verdubbelde de bevolking.

Vanaf 1300 koelde de aarde echter zo snel af dat de Vikingen die niet bijtijds Groenland konden verlaten, in de bittere koude omkwamen. Oogsten mislukten en tallozen stierven door ondervoeding en ziekten. Dat was het begin van een langdurige koudeperiode, de kleine ijstijd, die tot circa 1850 zou voortduren.

De Theems in Londen vroor in strenge winters herhaaldelijk dicht zodat er volksfeesten op het ijs gehouden kon worden. De Zweden, in oorlog met de Denen, bereikten in 1658 met hun legers Denemarken over de dichtgevroren zee.

Heksen (vrouwen die te weinig wogen) kregen nogal eens de schuld van dit gure klimaat en werden tot de brandstapel veroordeeld. Vanaf 1850 begint de temperatuur tot op heden weer gestaag te klimmen en is de kleine ijstijd voorbij.

De cyclus lijkt zich te herhalen nu we weer in een periode zijn beland van toenemende warmte. Maar het niveau van het middeleeuwse klimaatoptimum waarin de wijnbouw in Engeland met die in Frankrijk kon concurreren, is nog niet bereikt. Het verleden leert dat langdurige perioden van verzengende warmte en bittere koude elkaar met grote regelmaat afwisselden, ook zonder de verhoogde uitstoot van CO2.

Zonneactiviteit op haar retour

Zonnevlekken zijn onvoorstelbaar krachtige erupties die als vlekken aan het oppervlak van de zon te zien zijn. Elke ongeveer elf jaar doorloopt de zon een cyclus van weinig vlekken naar veel vlekken.

Binnen een cyclus blijkt de intensiteit van de zonne­straling nauwelijks te variëren. Wel neemt het waargenomen magneetveld sterk af met het verdwijnen van de zonnevlekken. Ook wordt het dan vaak kouder.

Het weerstation De Ahrend te Kortenhoef constateerde dat de jaartallen van de Elfstedentochten opvallend vaak samenvielen met deze minima.

Sinds 1848 zijn 23 zonnecycli geregistreerd. Begin 2008 zou de 24e zonnecyclus starten, maar die werd steeds weer uitgesteld omdat het aantal zonnevlekken nagenoeg nul bleef. Uiteindelijk ontstonden pas in juni 2009 de eerste kleine zonnevlekken van de nieuwe cyclus. Opvallend dat juist in die jaren (2009 en 2010) de winters relatief koud waren.

Volgens vele astrofysici, onder wie prof. Cees de Jager, en meteorologen als prof. Mojib Latif is het goed denkbaar dat de komende decennia de zonne­activiteit minimaal zal blijven. Zij denken dat de huidige warme periode binnenkort voorbij is en dat we wel eens aan de vooravond zouden kunnen staan van een langdurige periode van afkoeling.

Honderd jaar kosmische straling

In het begin van de twintigste eeuw ontdekten natuurkundigen die zich bezighielden met het verschijnsel radioactiviteit dat er overal ter wereld een mysterieuze vorm van ioniserende achtergrondstraling aanwezig was. Als deze uit de aarde zelf kwam, zou de intensiteit op grote hoogte wel zijn afgenomen.

De 28-jarige Oostenrijker Victor Franz Hess nam de proef op de som door met een heteluchtballon de lucht in te gaan. Na het opstijgen wees zijn elektroscoop aan dat de straling, zoals verwacht, steeds verder afnam. Maar nadat hij boven de 5 kilometer uitwam, bleek de stralingsintensiteit toch weer toe te nemen. Daarmee maakte hij in 1912 –juist 100 jaar geleden– de buitenaardse oorsprong van deze vorm van straling aannemelijk. In 1936 ontving Hess voor die ontdekking de Nobelprijs.

Kosmische straling is een verzamelnaam voor allerlei deeltjes die op de aardatmosfeer botsen. De zon en sterren uit ons melkwegstelsel sturen laagenergetische protonen en elektronen (zonnewind). Zij kunnen het fraaie poollicht veroorzaken. Uit het heelal bestoken hoogenergetische deeltjes met bijna de lichtsnelheid de aarde en veroorzaken in de atmosfeer een regen van secundaire, subatomaire deeltjes zoals het positron, het pion en het muon.