De toestand van het klimaat in Nederland 1993
De toestand van het klimaat in Nederland 1993
Invloed van aërosolen.
Aërosolen in de stratosfeer zijn voornamelijk van vulkanische oorsprong. Na elke grote vulkaanuitbarsting, zoals recent de Pinatubo, is er dan ook een forse toename van de aërosolinhoud van de stratosfeer zichtbaar. Ook letterlijk omdat het tot prachtig gekleurde zonsopkomsten en -ondergangen kan leiden. Er wordt dan netto meer straling van de zon weerkaatst, waardoor minder energie aan het klimaatsysteem ten goede komt. Dit heeft een koelend effect op het aardoppervlak, wat kan leiden tot een daling van de temperatuur met enkele tienden van graden, over een periode van enkele jaren.

Aërosolen in de troposfeer kunnen zowel van natuurlijke als van antropogene herkomst zijn. In sterk geïndustrialiseerde gebieden overheerst de antropogene aërosoluitstoot.

Wat zijn aërosolen?
Aërosolen zijn microscopisch kleine deeltjes zoals zwaveloxiden, roet en vulkaanstof die in de atmosfeer zweven. De deeltjes zijn in de orde van 0.01-1 µm groot. Zij zijn te klein om door de zwaartekracht uit de atmosfeer verwijderd te worden en verspreiden zich zoals een gas. De aërosolen in de stratosfeer zijn voornamelijk van natuurlijke oorsprong. In de troposfeer is de mens een belangrijke bron, bijvoorbeeld door de uitstoot van de industrie en het verkeer.

In de stratosfeer verdwijnen de aërosolen alleen door uitwisseling met de daaronder gelegen troposfeer. Dit gaat maar langzaam, zodat zij ruimschoots de tijd krijgen om zich over de hele aarde te verspreiden. De verblijftijd in de stratosfeer ligt in de orde van enkele jaren. In de troposfeer is de verblijftijd in het algemeen slechts enkele dagen. Daar zijn namelijk wel efficiënte verwijderingsprocessen. Regen is met name effectief.

Aërosolen hebben zowel een directe als een indirecte invloed op de stralingshuishouding en daarmee op de temperatuur op aarde. De directe effecten van aërosolen zijn een gevolg van het absorberen, reflecteren en verstrooien van straling. Indirect kunnen aërosolen gevolgen hebben voor de bewolking. Zowel het aantal druppeltjes in een wolk kan toenemen, wat de stralingseigenschappen van de wolk beïnvloedt, als de hoeveelheid bewolking. Hoe de aërosolen uiteindelijk uitwerken op de temperatuur aan het aardoppervlak, is situatie-afhankelijk. Het netto effect kan zowel een opwarming zijn als een afkoeling.

Het effect op de stralingsbalans is niet zonder meer in te schatten. Er treden op lokale en regionale schaal zowel warmende als koelende effecten op. In Nederland kan het negatief, koelend, effect op de stralingsbalans oplopen tot meer dan 5 W/m². Gewoonlijk is het directe, lokale effect hiervan op de temperatuur klein. In Nederland wordt de temperatuur voornamelijk bepaald door de aanvoer van warme of koude lucht, respectievelijk uit subtropische en polaire streken.

Een toename van de temperatuur als gevolg van het Broeikaseffect kan deels teniet worden gedaan door een koelend effect van de aërosolen. Het is echter gevaarlijk hierop te vertrouwen als middel om de gevolgen van het Broeikaseffect tegen te gaan. Bij een daling van de aërosolemissies kan het koelend effect binnen enkele jaren sterk afnemen. Omdat aërosolen veel sneller uit de atmosfeer verdwijnen dan broeikasgassen, zal dan zelfs bij gelijkblijvende concentratie van broeikasgassen toch de temperatuur stijgen. Bovendien zijn antropogene aërosolen voornamelijk het gevolg van zwaveluitstoot. Een overmaat aan aërosolen vormt daarom op zich ook een milieuprobleem.

De uitbarsting van de Pinatubo.
Grote stofwolken afkomstig van de Pinatubo op de Filippijnen strekten zich in juni 1991 uit tot een hoogte van 40 km in de atmosfeer. Naar schatting 20 tot 30 megaton aërosolen. voornamelijk druppeltjes geconcentreerd zwavelzuur, worden in de stratosfeer gebracht. De grootste vulkaanuitbarsting eerder deze eeuw, El Chichon (Mexico, 1982) brachten naar schatting minder dan half zoveel aërosolen in de atmosfeer. Drie maanden na de uitbarsting was de concentratie deeltjes in de stratosfeer een factor 10 gestegen. Een half jaar na de uitbarsting was het materiaal wereldwijd verspreid.
Verwacht wordt dat de uitbarsting een meetbaar koelend effect heeft op de temperatuur aan het aardoppervlak. Ook wordt een effect verwacht op de ozonlaag. Chemische reacties kunnen tot gevolg hebben dat de ozonconcentratie daar met enkele procenten daalt.

De oliebranden in Koeweit.
Aan het eind van de Golfoorlog in 1991 stond een groot aantal olie- en gasbronnen in Koeweit in brand, Door de ongecontroleerde verbranding kwamen grote hoeveelheden aërosolen, voor een belangrijk deel bestaand uit roet, in de atmosfeer terecht. De hoeveelheid CO2 die in 1991 door de verbranding vrijkwam is geschat op ca. 1 % van de totale wereldwijde emissie door de verbranding van fossile brandstoffen in dat jaar.

Er is door de oliebranden betrekkelijk weinig roet in de stratosfeer terecht gekomen, het meeste bleef in de lagere luchtlagen. Daar bleken de deeltjes goede condensatiekernen, zodat ze snel uitregenden: de verblijftijd van de deeltjes in de atmosfeer was slechts enkele dagen. De verspreiding van de aërosolen in de atmosfeer bleef daardoor beperkt tot een gebied van ruwweg 1000 km rond de branden.

Ook de gevolgen voor het klimaat zijn daardoor beperkt gebleven tot het Golfgebied. Direct onder de roetpluim, die zich uitstrekte tot op enkele honderden kilometers van de branden, is een maximale temperatuurdaling van 8 °C gemeten aan het aardoppervlak. Invloed op het weer op grotere afstand kon niet worden aangetoond.

Veranderingen in de stralingsbalans.
Door het IPCC zijn de resultaten gepubliceerd van onderzoek naar veranderingen in de stralingsbalans. De ontwikkeling van de stralingsforcering neemt daarbij een centrale plaats in.
In figuur 1 is de toename van de stralingsforcering gegeven ten opzichte van de toestand in 1765, dus voor de industriële revolutie. De stralingsforcering is tot 1990 berekend aan de hand van de waargenomen concentratie van broeikasgassen, na 1990 is het verloop aangehouden volgens het "Business-as-usual" scenario van het IPCC. De getallen zijn gecorrigeerd voor een negatief —koelend— aërosoleffect van 0,5 W/m².

We zien dat in 1970 de veranderingen in de stralingsforcering ten opzichte van het pré-industriële niveau 1 W/m² was. Dit is vergelijkbaar met de natuurlijke variaties in stralingsforcering in het verleden. Het is dan ook niet verwonderlijk dat er nog geen significante invloed van het Broeikaseffect op het klimaat is gevonden.

Uit figuur 1 kunnen we ook aflezen dat de antropogene stralingsforcering zeer snel aan het toenemen is. In 1990 was deze forcering ten opzichte van 1765 al verdubbeld tot 2 W/m². Een dergelijke stralingsforcering leidt, bij voorzichtige schatting, tot een temperatuurstijging aan het aardoppervlak van tenminste 1 °C.

Die stijging zal niet meteen optreden.
Het klimaat in de onderste laag van de atmosfeer —de troposfeer— reageert namelijk met enige vertraging op een verandering in de stralingshuishouding. Oorzaak is de sterke warmte-uitwisseling tussen de troposfeer en de oceanen, waardoor de troposfeer pas opwarmt als de oppervlaktetemperatuur van de oceanen begint op te lopen. Door de grote warmtecapaciteit van de oceanen gaat dit maar langzaam. De temperaturen van de bovenste laag van de oceaan en van de troposfeer ijlen zo'n 20 jaar na op een verandering in de stralingsforcering. Dit betekent dat de stralingsforcering van 1990 pas effect heeft op de mondiale temperatuur in de eerste decennia van de volgende eeuw.

De mondiaal gemiddelde temperatuur.
Het IPCC concludeert dat over de afgelopen 100 jaar de mondiale temperatuurstijging 0,45 ± 0,15 °C was. Deze conclusie is gebaseerd op een zorgvuldige analyse van historische en recente waarnemingen van de temperatuur.
De stijgende trend in de waargenomen temperatuur valt geheel binnen de natuurlijke variabiliteit. Op basis van de waargenomen concentratie van broeikasgassen voor de periode van 1880 tot ca. 1970, wordt met klimaatmodellen geen stijgende trend in de temperatuur berekend. Het IPCC concludeert dan ook dat het niet mogelijk is om de stijging van de mondiale temperatuur met zekerheid geheel of gedeeltelijk aan het Broeikaseffect toe te schrijven. Overigens kan evenmin ontkend worden dat het Broeikaseffect wel degelijk een belangrijke bijdrage aan de temperatuurstijging heeft geleverd. Het IPCC stelt zelfs dat een nog grotere broeikasverwarming door de natuurlijke variabiliteit ongedaan gemaakt kan zijn.
Figuur 2. Trend in de mondiale jaargemiddelde temperatuur sinds 1880. (IPCC, 1992) Aangegeven is de afwijking in een bepaald jaar ten opzichte van het gemiddelde temperatuur over de periode 1951-1980.
Figuur 2. Trend in de mondiale jaargemiddelde temperatuur sinds 1880. (IPCC, 1992) Aangegeven is de afwijking in een bepaald jaar ten opzichte van het gemiddelde temperatuur over de periode 1951-1980.

De toename van de stralingsforcering in de periode 1970 - 1990 is gelijk aan die in de periode 1765 - 1970. Op basis daarvan en gegeven de vertraging door de oceanen, kan rond 2010, ten opzichte van 1990, nog eens een temperatuurstijging in de orde van 0,5 °C verwacht worden. Een dergelijke stijging over een zo korte periode begint boven de natuurlijke variabiliteit uit te stijgen. Temperatuurstijging als gevolg van antropogene stralingsforcering zou derhalve in het begin van de volgende eeuw meetbaar moeten zijn.

De temperatuur in Nederland.
Vanaf het eind van de vorige eeuw tot in de jaren zeventig van deze eeuw schommelde de gemiddelde temperatuur rond een constante waarde van 9,1 °C. Opvallend is echter dat de temperatuur in de vijf meest recente jaren aanzienlijk boven deze waarde lag. De gemiddelde temperatuur over de laatste 5 jaar in De Bilt bedroeg zelfs 10,4 °C, een afwijking van 1,3 °C.


Figuur 3. Verloop van de jaargemiddelde temperatuur in De Bilt sinds 1880 (KNMI, 1993).
Figuur 3. Verloop van de jaargemiddelde temperatuur in De Bilt sinds 1880 (KNMI, 1993).

Gemiddelde jaartemperatuur in De Bilt ( KNMI, 1993.)
jaar 1988 1989 1990 1991 1992
Temperatuur in graden °C.
10,3 10,7 10,9 9,5 10,5
Het feit dat de vier warmste jaren van deze eeuw in de laatste vijf jaar liggen wijst op een systematisch verloop of een zekere samenhang tussen de opeenvolgende jaartemperaturen. De recente warme jaren passen in het beeld van een temperatuurstijging door het Broeikaseffect. Ze kunnen echter ook een gevolg zijn van een (tijdelijke) klimaatschommeling.

In het algemeen zijn de jaar op jaar fluctuaties in de reeks van een enkel meetpunt aanzienlijk groter dan die in de wereldgemiddelde temperatuur. Zo zijn er in De Bilt bijvoorbeeld verschillen van ruim 1 °C tussen de gemiddelde temperaturen in twee opeenvolgende jaren, terwijl de verschillen met het wereldgemiddelde van de temperatuur tot enkele tienden van graden beperkt blijven. De reeks van een enkel meetpunt is daardoor minder geschikt om een eventueel Broeikaseffect aan te tonen. Daarom ook is het voorbarig om de recente hoge jaartemperaturen in De Bilt aan het Broeikaseffect toe te schrijven. Wel is het reden de temperatuur in De Bilt de komende jaren met extra aandacht te volgen.