Jaarsommen van zonne-energie berekend uit stralingsmetingen op vijf Nederlandse stations in de periode 1958 tot 2003 (bron: Stammes, KNMI). De hoeveelheid zonlicht in Nederland lijkt iets toe te nemen, maar is moeilijk detecteerbaar vanwege de grote jaarlijkse fluctuaties van 10 tot 20%
Jaarsommen van zonne-energie berekend uit stralingsmetingen op vijf Nederlandse stations in de periode 1958 tot 2003 (bron: Stammes, KNMI). De hoeveelheid zonlicht in Nederland lijkt iets toe te nemen, maar is moeilijk detecteerbaar vanwege de grote jaarlijkse fluctuaties van 10 tot 20%
Naar aanleiding van de BBC documentaire over global dimming, die recentelijk door 2 Vandaag is vertoond, zijn veel vragen gerezen. Neemt de hoeveelheid zonlicht in de laatste vijftig jaar daadwerkelijk af? Wat veroorzaakt global dimming? Heeft dit fenomeen een effect op de temperatuur nabij het aardoppervlak? En … wat wordt er voor de toekomst verwacht?

Wat is Global Dimming?
Global Dimming of beter solar dimming is de vermindering van de hoeveelheid zonlicht aan het aardoppervlak. Metingen van zonnestraling aan het aardoppervlak wijzen uit dat deze met gemiddeld 1 tot 2 procent per decennium sinds 1950 boven de continentale gebieden van het noordelijk halfrond is gedaald. Regionaal zijn sterkere dalende trends gevonden: zo is in Israël sinds 1950 een afname van 22% geconstateerd. Tevens is in enkele gebieden een afname van de verdamping gemeten. Waarschijnlijk is er een samenhang tussen de verminderde instraling aan de grond en de afname in verdamping.

Hoe wordt zonne-energie in het klimaatsysteem opgenomen? De hoeveelheid zonne-energie, die vanuit de ruimte de atmosfeer binnendringt wordt gedeeltelijk gereflecteerd door met name wolken en rondzwevende kleine deeltjes (aërosolen). Verder reflecteert het aardoppervlak zonnestraling in meer of mindere mate, afhankelijk van het soort oppervlak. Gemiddeld wordt ongeveer 30% van de inkomende zonne-energie weer terug de ruimte in gekaatst. Iets minder dan de helft van de inkomende zonne-energie bereikt het aardoppervlak. De zonnestraling, die het systeem van aarde en atmosfeer binnendringt, is afhankelijk van de zonkracht en de afstand tussen de aarde en de zon. Zowel de zonkracht als de afstand tot de zon vertonen kleine variaties: de zonkracht fluctueert met circa 0,1% gedurende de 11-jarige zonnevlekkencyclus. Zonkrachtvariaties op een termijn van eeuwen worden geschat op hooguit 1%. De afstand aarde-zon varieert gedurende het jaar met ongeveer 3% - dit scheelt 6% in zonkracht - omdat de aardbaan ellipsvormig is. Op 3 januari staat de aarde het dichtst bij de zon.

Wat zijn mogelijke oorzaken van Global Dimming?
Mogelijke oorzaken van de afname in zonlicht aan de grond zijn toenemende bewolking en aërosolconcentratie van de atmosfeer. Deze bepalen immers in grote mate de reflectie en absorptie van zonlicht in de atmosfeer en zijn daarmee doorslaggevend voor de hoeveelheid zonne-energie die het aardoppervlak bereikt. Reflecterende aërosolen, zoals sulfaathoudende deeltjes, koelen het klimaat. Bovendien kunnen aërosolen de wolkeneigenschappen beïnvloeden, het zogeheten indirecte aërosoleffect: zo worden de wolken witter - reflecteren dus meer zonlicht - bij een grotere aërosolinhoud, omdat de wolkendruppeltjes kleiner worden. Ook kan dit vooral bij lage bewolking leiden tot een langere levensduur en dus tot een grotere bedekkingsgraad, omdat het neerslagproces door de kleinere druppeltjes later op gang komt. Beide indirecte effecten verminderen de hoeveelheid zonlicht en werken een afkoeling in de hand. Over de grootte van het effect bestaat nog grote onzekerheid. Verder bestaan er ook aërosolen, zoals roetdeeltjes en woestijnzand, die zonnestraling absorberen en daarmee het zonlicht aan het aardoppervlak verminderen en de reflectie naar de ruimte toe verlagen. Roetdeeltjes zorgen evenals broeikasgassen voor een opwarming van de aarde. Roetdeeltjes in de atmosfeer temperen in sommige gebieden het ontstaan van wolken en kunnen bovendien het gedeeltelijk oplossen van bewolking door lokale verwarming bewerkstelligen. Deze indirecte effecten versterken juist de opwarming, maar werken Global Dimming tegen.

Zijn er trends in bewolking en aërosolen waargenomen?
Boven de continentale gebieden van het noordelijk halfrond is gedurende de 20e eeuw tot het midden van de jaren negentig een toename in de wolkenbedekkingsgraad van ongeveer 2% geconstateerd. Deze toename is te klein om de gemeten Global Dimming te verklaren, maar draagt wel bij. Overigens is het precieze effect van een toename in bedekkingsgraad op de zonnestraling aan het aardoppervlak moeilijk te bepalen, omdat ook de wolkeneigenschappen, zoals waterinhoud en druppelgrootte, van invloed zijn. De aërosolconcentraties zijn in de 20e eeuw door menselijke activiteiten toegenomen. Sinds de jaren tachtig neemt wereldgemiddeld gezien de hoeveelheid sulfaataërosol als gevolg van maatregelen met betrekking tot de zure-regen-problematiek af. Andere typen aërosolen zoals roet zijn de afgelopen eeuw alleen maar toegenomen. Verder fluctueert de hoeveelheid opgewaaid woestijnzand. Langjarige trends hierin zijn niet uitgesloten.
Gezien deze trends gaan de huidige studies naar Global Dimming ervan uit dat vooral de toename van aërosolen, inclusief hun effect op wolkeneigenschappen, de vermindering van zonlicht aan het aardoppervlak veroorzaakt heeft. Boven de Indische Oceaan is zo'n effect door luchtverontreiniging uit India ook waargenomen INDOEX. Overigens zijn er grote regionale verschillen: in Nederland en delen van Europa zijn de aërosolconcentraties de laatste decennia gedaald. Ook is gemiddeld over Nederland eerder sprake van een kleine toename van zonlicht - solar brightening - aan het aardoppervlak. Lokaal zijn trends in aërosolen, bewolking en straling (zie metingen) moeilijk te detecteren vanwege de sterke natuurlijke fluctuaties en de afhankelijkheid van de circulatie.

Wat is het effect van Global Dimming op de wereldgemiddelde temperatuur?
Het gezamenlijke effect van de gemeten trends in bewolking en aërosolen op de temperatuur nabij het aardoppervlak is lastig te bepalen: sommige componenten werken temperatuurverhogend, andere juist temperatuurverlagend. Bovendien is de huidige trend in Global Dimming alleen vastgesteld boven land. Ongeveer 70% van de aarde bestaat uit oceanen, waardoor het wereldgemiddelde temperatuureffect niet te bepalen is. Voor wat betreft de menselijke invloed op het stofgehalte van de atmosfeer inclusief de geschatte indirecte invloeden, voornamelijk via sulfaataërosolen en roet, is er sprake van een netto afkoelend effect.

Zal de trend in global dimming zich voortzetten?
Deze vraag is niet eenvoudig te beantwoorden. Ten eerste is het moeilijk te voorspellen wat de toekomstige aërosolinhoud van de atmosfeer zal worden. Volgens het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2001) zullen de concentraties van sulfaataërosolen niet veel verder stijgen en in enkele scenario's zelfs dalen. De concentraties van roetdeeltjes zullen waarschijnlijk de komende eeuw toenemen. Ten tweede zal het op aarde steeds warmer worden ten gevolge van het versterkte broeikaseffect, waardoor de bedekkingsgraad en wolkeneigenschappen kunnen veranderen. In hoeverre dit Global Dimming versterkt of juist tegenwerkt is vooralsnog niet goed te bepalen. Dat we in de verre toekomst door Global Dimming in het duister komen te zitten is evenwel erg onwaarschijnlijk.