Aarde bezien vanuit het heelal met opkomende zon
Muratart@shutterstock

Het klimaat stapelt verandering op verandering

02 februari 2023

Het klimaat is uit evenwicht, de aarde warmt op. De oorzaak is onze uitstoot van broeikasgassen. Dit zorgt voor allerlei aanpassingen in het klimaat. Sommige versterken de opwarming, andere verzwakken de opwarming. Hoe werkt dat precies?

Het klimaat streeft naar een evenwicht 

De aarde warmt op door de zon en koelt af door warmte uit te stralen. In evenwicht zijn deze aan elkaar gelijk. Als de uitgestraalde warmte kleiner is dan de opwarming door de zon, stijgt de temperatuur. Hierdoor neemt de uitgestraalde warmte toe, net zo lang tot deze gelijk is aan de opgenomen energie van de zon. Zo streeft het klimaat steeds naar een evenwicht. 

Dankzij het broeikaseffect is de aarde bewoonbaar 

De aarde ontvangt 340 Watt per vierkante meter (W/m2) aan zonlicht (figuur 1-1). Ongeveer 30 procent wordt weerkaatst door wolken, stofdeeltjes en het aardoppervlak. Blijft over 240 W/m2 die netto binnenkomt. Bij een temperatuur van 18 graden onder nul straalt de aarde ook 240 W/m2 aan warmte uit en is het klimaat in evenwicht. Zonder atmosfeer was de temperatuur op aarde dan ook gemiddeld 18 graden onder nul in plaats van de huidige 15 graden boven nul.  

Bepaalde moleculen in de atmosfeer zoals waterdamp, CO2 en methaan absorberen een deel van de warmtestraling die het aardoppervlak uitstraalt (figuur 1-2). Zelf stralen ze op hun beurt ook warmte uit, zowel naar boven als naar beneden. Het aardoppervlak wordt dus niet alleen verwarmd door de zon, maar ook door de teruggestraalde warmte, ongeveer 330 W/m2. Hierdoor stijgt de temperatuur aan de grond. Dit wordt het broeikaseffect genoemd. 

Het aardoppervlak straalt bij 15 graden ongeveer 400 W/m2 uit. De broeikasgassen absorberen een groot deel hiervan. De rest plus de uitgestraalde warmte van de atmosfeer is in evenwicht gelijk aan 240 W/m2. De afkoeling door uitstraling is dan even groot als de opwarming door de zon. 

Figuur 1. Zonder broeikasgassen in de atmosfeer zou het op aarde 18 graden onder nul zijn (1), met broeikasgassen 15 graden boven nul (2). De mens brengt extra CO2 in de atmosfeer en versterkt daardoor het broeikaseffect (3). De aarde warmt op tot de uitgestraalde warmte weer gelijk is aan de opwarming door de zon (4). In het nieuwe evenwicht wordt minder zonlicht weerkaatst want er is minder sneeuw- en ijs en bewolking. Ons klimaat is onderweg van (3) naar (4).
Figuur 2. Metingen van het CERES satellietinstrument van de opwarming van de aarde door de zon en afkoeling door uitgestraalde warmte (links) en het verschil tussen beide (rechts). Dunne lijnen zijn maandelijkse waardes, dikke lijnen gemiddeldes over 12 maanden. Bron: Loeb ea, Geophys. Res. Lett., 2021.

De mens versterkt het broeikaseffect

Door de uitstoot van de broeikasgassen CO2 en methaan, neemt de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer toe (figuur 1-3). Dit verstoort het evenwicht. De uitgaande warmtestraling wordt minder dan 240 W/m2 en meer warmtestraling wordt teruggestraald richting het aardoppervlak. Gevolg: de temperatuur gaat stijgen en de uitgaande warmtestraling gaat weer toenemen. De temperatuur blijft stijgen totdat de uitgaande warmtestraling weer gelijk is aan de opgenomen zonnestraling (figuur 1-4). Maar door de opwarming gaan ook andere dingen veranderen, die op hun beurt weer de opwarming veranderen. 

Het klimaat stapelt verandering op verandering 

De hoeveelheid waterdamp neemt toe in een warmere atmosfeer, zo'n 7 procent per graad opwarming. Waterdamp is een sterk broeikasgas en de toename versterkt de opwarming. Sneeuw en ijs smelten door de opwarming. Hierdoor wordt minder zonlicht weerkaatst en meer zonlicht geabsorbeerd. Ook dit versterkt de opwarming. En wolken veranderen door de opwarming, minder wolken betekent minder weerkaatsing van zonlicht en een versterking van de opwarming.  

Minder weerkaatsing van zonlicht versterkt de opwarming  

Volgens satellietmetingen is de opwarming door de zon in de afgelopen 20 jaar gestegen van bijna 241 W/m2 tot bijna 242 W/m2 (figuur 2, links). De oorzaak is dat minder zonlicht wordt weerkaatst door zowel de afname van sneeuw en ijs als van de hoeveelheid wolken. De afkoeling door uitgestraalde warmte is ook toegenomen, maar wel minder. De uitgaande warmtestraling stijgt maar langzaam, omdat de hoeveelheid broeikasgassen toeneemt. Onze uitstoot van broeikasgassen stijgt nog altijd en ook gaat de opwarming gepaard met een toename van waterdamp. Het gevolg is dat de snelheid waarmee de aarde opwarmt in de afgelopen 20 jaar is verdubbeld. Het klimaat is onderweg naar een nieuw evenwicht, maar onze uitstoot verschuift het evenwicht naar steeds hogere temperaturen. 

KNMI-klimaatbericht door Frank Selten. Dit klimaatbericht is onderdeel van een drieluik over de stralingsbalans: Snelheid waarmee de aarde opwarmt in 20 jaar meer dan verdubbeld en Waar blijft die extra energie? 

Recente nieuws- en klimaatberichten

  1. 200 jaar geleden is het broeikaseffect ontdekt

    Hoera, het broeikaseffect is tweehonderd jaar oud! Of in ieder geval de eerste beschrijving ervan...

    17 juli 2024 - Klimaatbericht
  2. Satellietinstrument OMI al 20 jaar in de ruimte

    Vandaag, 15 juli is het precies 20 jaar geleden dat de Aura-satelliet werd gelanceerd, met daar a...

    15 juli 2024 - Nieuwsbericht
  3. Satelliet EarthCARE doet eerste succesvolle stralingsmetingen

    Met indrukwekkend veel detail heeft satelliet EarthCARE zijn eerste metingen verricht van de hoev...

    12 juli 2024 - Klimaatbericht
  4. Deze zomer mogelijk geen dramatische afsmelt van Alpengletsjers

    Tijdens de warme zomer en herfst van de afgelopen twee jaar zijn de Alpengletsjers sterk gesmolt...

    10 juli 2024 - Klimaatbericht
Toon alle nieuws- en klimaatberichten