De illustraties bij dit blog zijn van Marije Mooren.
Zo af en toe kom je eens iets tegen dat misschien niet belangrijk is, maar wel interessant. Een merkwaardig fenomeen, waar je je hersens eens goed over kunt laten kraken. Hier volgt er zo eentje.
Het gaat over de stralingsbalans aan de top van de atmosfeer (TOA). De afbeelding hieronder geeft die stralingsbalans als functie van de temperatuur. De kleur van de punten geeft de breedtegraad weer. Wat verder van belang is: we zien hier alleen de atmosfeer boven de oceanen. Wat er boven land gebeurt staat niet in deze afbeelding. De gegevens komen van NASA’s CERES experiment.
Bron: Willis Eschenbach / WUWT
Wat hier te zien is, is precies wat er te verwachten is. Warmte heeft de neiging om van warm naar koud te stromen. Dat is wat er op aarde dan ook gebeurt: langs het aardoppervlak stroomt warmte vanaf de tropen in de richting van de polen. Volgens de wet van behoud van energie moet er in de tropen aan de top van de atmosfeer daarom meer straling binnenkomen dan er uit gaat. Op hogere breedtegraden gebeurt het omgekeerde.
Hoe ziet dit plaatje er nu uit als we niet naar de oceaan kijken, maar juist naar het land? Zo:
Bron: Willis Eschenbach / WUWT
En daar hebben we onze kerstpuzzelvraag: wat is hier aan de hand? Waarom is de onbalans boven de allerkoudste stukjes aarde kleiner dan boven plekken waar het wat minder koud is?
We hebben geen prijzen beschikbaar voor het beste of meest originele antwoord (al kunnen gegadigden voor de sponsoring van een prijzenpot zich in de reacties melden…). Maar laat dat geen belemmering zijn om hier je brein eens over te breken. Voor fervente klimaatpuzzelaars zijn er in de twee afbeeldingen nog de nodige andere dingen te vinden om de hersens bezig te houden tijdens de kerstvakantie.
Spoiler alert: het idee voor deze Kerstpuzzel is schaamteloos gestolen van Stoat, alwaar ook enkele mogelijke verklaringen worden gegeven. Maar er zelf over nadenken is natuurlijk veel leuker.
Klimaatverandering 
Hans,
als volstrekte analfabeet wat betreft lezen en schrijven van stralingsbalansen doe ik mee aan jee kerstpuzzel.
Om te beginnen: de rendieren van afb. 1 zijn in afb. 4 veranderd in pinguins en dat vind ik verdacht, hier wordt me een gedachtensprong voorgehouden. Het ijsje in afb. 1 leidt nogal de aandacht af van waar die priemende vinger (is dat Zeus met eelt in de handpalm van het driftig hanteren van de computermuis?) naar naar wijst: Groenland. Die gulle kerstman draaft dus naar Groenland maar in afb. 4 aldaar aangekomen gaat hij onderuit op de rand van een gletscher. Merken we overigens op dat de ijsbeer in afb.4 nogal gretig naar een pakje van de kerstman loert, dat geeft ook te denken, wat zal er in dat pakje zitten? Mijn gok is derhalve dat de kerstman staat voor antropogene opwarming en dat de ijsbeer in Groenland nog geen pinguins lust.
En ja, tussen die twee afbeeldingen staan er nog twee over stralingsbalansen en dat is, neem ik aan, niet voor niks. Mijn water zegt: de onbalans boven de allerkoudste stukken aarde is relatief kleiner doordat de uitzonderlijk lage temperatuur aldaar een enorme maar eindige buffer is voor de verhoogde temperatuur elders.
LikeLike
Goff,
Die verandering in de onbalans in de ontvangen en uitgestraalde energie in de landdata boven de allerkoudste stukken aarde – de rode punten en dat is Antarctica – is intrigerend. Bij de evenaar straalt de aarde minder energie uit dan ze ontvangt en naarmate je dichter bij de polen komt verandert dat en straalt de aarde uiteindelijk meer energie uit dan ze ontvangt. Echter op Antarctica wijzigt zich dat weer. M.i. heeft het niets met een buffer van doen maar met de extreme koude aldaar.
Ik moest bij die priemende vinger onmiddellijk aan Michelangelo denken:
Op de facebook pagina van Klimaatverandering kun je nog twee extra tekeningen van Marije Mooren vinden:
https://www.facebook.com/klimaatverandering
Nr. 3 vind ik erg grappig.
LikeLike
Hé Jos, nr. 3 van Marije Mooren vind ik wwrrreeeed. Nogal Stephan King : )
Je lezing van de energie onbalans volgend concludeer ik vragenderwijs dat Antartica als ultieme demping voor de opwarming staat?
LikeLike
Goff, de uitstraling van de aarde is gerelateerd aan de temperatuur en wel met de vierde macht daarvan:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Stefan-Boltzmann#Formules_voor_de_totale_straling_over_het_hele_spectrum
Volgens mij komt die afwijking bij de rode punten voor de landdata doordat de temperatuur op Antarctica sterk afneemt naarmate je dichter bij de pool komt. Tegelijk neemt – op heel de aarde – de invallende energie af naarmate je van de evenaar richting de polen beweegt. Op Antarctica is – denk ik – door sterk afnemende temperatuur (vierde macht) de afname van de uitstraling toch weer groter dan de afname van de invallende energie.
Ook Antarctica ontkomt niet aan de opwarming van de aarde, zie:
En het continent verliest overduidelijk massa:
LikeLike
Jos,
mille grazie. Ik kan je redenering volgen maar kan niet beoordelen of er al dan niet lacunes c.q. ongedekte gedachtesprongen inzitten. Voor mij is deze kerstpuzzel vóór alles bron & aansporing tot bijscholing. Vandaar mijn ‘bijkomende’ vraag of, en zo ja: in welke mate, ik de extreem lage temp op Antarctica mag zien als een buffer in de dynamiek van global warming?
LikeLike
Hoi Goff,
De aarde moet uiteindelijk net zo veel energie uitstralen als zij ontvangt, de wet van behoud van energie. Door de toename van de concentratie aan broeikasgassen in de atmosfeer vermindert de uitstraling van energie van de aarde in bepaalde golflengtegebieden naar het heelal waardoor de aarde meer energie vasthoudt en opwarmt. Het versterkte broeikaseffect. Doordat de aarde warmer wordt, zal de aarde meer energie uitstralen (met die T tot de macht 4), vooral bij golflengten waar minder absorptie is en zal de energetische onbalans uiteindelijk weer opgeheven worden.
Dat de aarde meer energie vasthoudt, is zichtbaar in onderstaand plaatje afkomstig uit het IPCC AR5 rapport. Circa 90% van die extra energie wordt opgenomen door de oceanen en de rest is verdeeld over het land, de atmosfeer en het ijs (het smelten ervan). De meeste discussie met ‘sceptici’ gaat over die paar procent die in de atmosfeer gaat zitten en nogal varieert op een decennium tijdschaal.
Zoals ik het zie, kan ook op een gedeelte van de aarde waar het heel koud is, een gedeelte van de extra energie worden opgeslagen. Het ‘vertrekpunt’ is dan veel lager dan bij een ander gedeelte op aarde, maar dat wil niet zeggen dat de temperatuur er niet kan toenemen of er ijs kan smelten. Mocht het door lokale omstandigheden zo zijn dat daar minder energie wordt opgeslagen, gaat die energie a.h.w. naar een ander gedeelte van de aarde.
Volgens mij werkt Antarctica dus niet als een buffer en vertraagt het daarmee de opwarming (als je dat tenminste bedoelt); of het gebied wordt warmer en/of er smelt ijs en als dat niet het geval is, komt die extra energie ergens anders in het systeem terecht.
Antarctica is een intrigerend stukje aarde, dat zeker, zoals ook al blijkt uit dat plaatje in het blogstuk. Het is een continent omgeven door water, zo ongeveer het tegengestelde van de Noordpool en op het continent zelf is het er extreem droog. Het gebied is technisch gezien een woestijn. Er is een ‘gat’ in de ozonlaag boven het continent, veroorzaakt door menselijke CFK’s. Het oppervlakte aan zee-ijs rond Antarctica vertoont een licht stijgende trend, een feit waar klimaatsceptici regelmatig mee aan komen zetten, en waar in de wetenschap nog discussie is over de oorzaken. Zie bijv:
http://www.knmi.nl/cms/content/112773/
Wetenschappelijke puzzels.
LikeLike
Jos,
thanx voor de les, ze is me duidelijk.
Ik tap nog effe je kennis verder af, als je het goedvindt. In antwoord op mijn vraag gaf je:
Volgens mij werkt Antarctica dus niet als een buffer en vertraagt het de opwarming (als je dat tenminste bedoelt); of het gebied wordt warmer en/of er smelt ijs en als dat niet het geval is, komt die extra energie ergens anders in het systeem terecht.
Wat ik bedoelde toen ik de vraag stelde was me zelf niet echt helder. Na je opgegeven huiswerk is dat verbeterd – geloof ik. Nu is geloof goed maar weten is beter, vandaar een reality check in de vorm van deze vervolgvraag: indien Antarctica de opwarming vertraagt (dat is wat je stelt) en indien het er opwarmt en/of er smelt ijs (dat is vastgesteld door de knmi-onderzoekers onder je link) dan kan ik stellen dat A een buffer is en als zodanig geëxploiteerd kan worden. Tenzij je wetenschappelijke argumenten hebt om het buffer-concept af te schieten. Je ziet het voor je: ik vermomd als klimaat-ontkenner die er een motief bij heeft want er is die enorme ‘buffer’ of ik als geo-engineer die zijn regering adviseert A als warmtewisselaar te exploiteren.
LikeLike
Hoi Goff,
Het hangt er wel vanaf wat je precies met een ‘buffer’ bedoelt: wat wordt er gebufferd? En waar gaat het gebufferde X dan in zitten?
Mijns inziens kan je wel degelijk zeggen dat smelt + verdamping van ijs op Antarctica, Groenland, op de Noordpool én van gletsjerijs een *deel* van de extra energie opsoupeert die door het versterkte broeikaseffect wordt vastgehouden. Dat is wat Jos laat zien aan de hand van de grafiek uit AR5:
Het deel van deze extra vastgehouden energie dat in smelt en verdamping van ijs terecht komt, is groter dan wat er in opwarming van de atmosfeer gaat zitten. Echter… het is nog steeds een klein deel van het totaal.
Veronderstel eventjes hypothetisch dat er géén landijs en zeeijs meer zou zijn op aarde. Wat zou het versterkte broeikaseffect dan bewerkstelligen? Er gaat dan inderdaad niets meer zitten in dat onderdeel ‘Ice’ zoals aangegeven in de bovenstaande grafiek – er is dan relatief iets méér energie om over oceaan/land/atmosfeer te verdelen.
LikeLike
Goff,
Nog even over dit zinnetje van je:
Dat is op zich juist, maar een semantische verwarring die op de loer ligt is het ‘smelten OP Antarctica’. Wat er vooral gebeurt is dat het transport van landijs naar de kust toeneemt – nog steeds in bevroren toestand!
Aan de randen van Antarctica kalft het landijs vervolgens versneld af. Het eigenlijke afsmelten vindt dan voornamelijk op zee plaats.
Dat is de semantische verwarring die Herman Vruggink probeert te exploiteren in zijn reacties bij Paul Luttikhuis. In het daar aangehaalde interviewtje met Eric Rignot gaat het in werkelijkheid over ‘in situ melt’, dus hoeveel ijs er ter plekke (op/onder de icesheet zélf) smelt tot water. Dat is waarschijnlijk niet veel. Echter, door de stijgende temperaturen versnelt het ijstransport (in bevroren toestand) naar zee en kalft het sneller af.
Terug naar je buffer-idee: je zou wellicht kunnen zeggen dat de onverwacht snelle afname van zeeijs, bijvoorbeeld in het Arctische gebied, de opwarming qua luchttemperaturen mogelijk iets afremt. Het is in dat geval één van de oorzaken achter de tragere opwarming van *luchttemperaturen* sinds ca. 2000. Idem voor de snelle afname van landijs.
De andere compartimenten (oceaan/ijs/land) hebben sinds 2000 relatief iets meer opgesoupeerd – met vrij grote gevolgen voor het relatief kleine compartiment van de luchttemperaturen. Het is de partitionering die fluctueert in de loop van de tijd.
LikeLike
Nou, dit is wel erg luxe: nog een gids op mijn Antarctica-reis, thanx Bob.
Ik snap het principe van de partitionering en haar fluctuering-in-de-tijd. En ik snap de dynamiek ‘toename transport van landijs naar de kust / feitelijke afsmelten op zee.’ Mijn buffer-idee verklaar ik daarmee als evt. factor op de ‘stralingsbalans’ (en daar gaat deze kerstpuzzel over) als conceptuele onzin. Bovendien begrijp ik uit je aanwijzingen dat “…het is nog steeds een klein deel van het totaal.”
De hamvraag die voorligt luidt “Waarom is de onbalans boven de allerkoudste stukjes aarde kleiner dan boven plekken waar het minder koud is?” Jos heeft zijn antwoord gegeven (24 dec. 14:48) binnen de context van mijn scholier-niveau. Ik zou het op prijs stellen als jullie die hamvraag ook op je eigen niveau benaderd. Tot mijn lering en vermaak : )
LikeLike
Hi Goff,
Niet zó haastig, het plezier zit ‘m juist in de ‘journey’ en niet zozeer in de aankomst. 🙂 Of, om het beter te zeggen:
“One’s destination is never a place, but a new way of seeing things.” — Henry Miller
Gelukkig kerstfeest gewenst!
LikeLike
Goff,
Een klein misverstand. Ik dacht dat jij met je bufferwerking door Antarctica bedoelde dat dit continent de opwarming vertraagde vanwege de extreme koude aldaar. Ik heb dat herhaald en proberen te zeggen dat ik dat juist niet denk (een beetje onduidelijk misschien). Het enige wat vertragend zou kunnen werken is dat de energie die nu wordt opgesoupeerd om ijs te smelten niet wordt gebruikt voor het opwarmen van de atmosfeer, maar voor de toename van de energie-inhoud maakt het niets uit. Het begrip opwarming wordt vaak ruimer gebruikt dan voor het warmer worden van de atmosfeer alleen.
De aarde houdt door het versterkte broeikaseffect meer energie vast en als daarvan minder op Antarctica opgeslagen kan worden zal het a.h.w. ergens anders op aarde worden opgeslagen. Het is waarschijnlijk wat kort door de bocht, maar je zou wellicht kunnen zeggen dat als Antarctica minder opwarmt, de rest een klein beetje meer opwarmt.
Stel jij als geo-engineer wil juist meer van die energie op Antarctica kwijt raken en minder op de rest van de wereld. We laten ons daarbij niet weerhouden door technische problemen. Meer energie op Antarctica betekent sneller smelten van de randen van de ijskappen zoals dat nu gebeurt en op den duur is er wellicht zelfs veel smelt op het oppervlak van Antarctica zelf. Het gevolg hiervan is dat het continent meer en sneller massa aan ijs zal verliezen. Dit ijs komt als water in de oceaan waardoor het zeeniveau sneller zal stijgen en juist daarvan zullen wij in Nederland meer last hebben dan van het smelten van Groenland, zie:
http://www.knmi.nl/cms/content/97142/zeespiegelveranderingenregionaal_in_de_eenentwintigste_eeuw
Ik zou onze regering die regeling dus niet voorstellen.
LikeLike
Heren, leuke puzzel. Heeft het wellicht iets te maken met het gat in de ozonlaag boven Antarctica? Of met de circumpolaire winden daar? Of betekent het dat de ‘polar amplification’ voorlopig in het zuiden minder sterk is dan in het noorden? Het is voor mij gissen, want ik begrijp dit fysisch onvoldoende, maar hopelijk kunnen jullie aangeven of en waarom mijn vragen ergens op slaan. Vrolijk kerstfeest!
LikeLike
Ik heb het sterke vermoeden dat we dichter bij de oplossing komen als we het antwoord van Jos – over de wet van Stefan – Boltzman – omdraaien tot een vraag: hoe kan een plek die zo weinig warmte uitstraalt zo koud zijn en blijven? Ik heb daar zo mijn gedachten over, maar die houd ik nog even voor me.
LikeLike
Dan zal het wel te maken hebben met de grotere hoogte en het sterkere albedo van Antarctica vergeleken met het Arctisch gebied? En wellicht ook met de katabatische winden op Antarctica? Of toch ook de sterkere circumpolaire wind t.g.v. het ozongat daar?
LikeLike
Zie ook de middelste dia links op p.5 van deze lecture notes uit Utrecht:
Lecture notes Willem Jan van de Berg, IMAU 2009
Op Antarctica wordt iets meer UV-straling gereflecteerd en behoorlijk minder IR-straling uitgestraald dan in de Arctic. Per saldo is daardoor de netto stralingsbalans op Antarctica iets minder negatief dan in de Arctic.
Maar waarom wordt in het zuiden zoveel mnder IR-straling uitgestraald dan in het noorden? Ofwel, zoals Hans vraagt, waarom is het daar zoveel kouder? De grotere hoogte is dan misschien het grootste verschil? Wellicht is het daardoor moeilijker voor warmere lucht van lagere breedte om het uiterste zuiden te bereiken? En mogelijk wordt dat nog versterkt door de katabatische en sterke circumpolaire winden daar?
Of heeft het met heel andere zaken te maken?
[JH: link fixed, volgreacties met nieuwe pogingen verwijderd]
LikeLike
Dank, Jos, voor het fixen van de link.
Een andere factor is misschien nog het mogelijke warmtetransport via de oceaan tot in het centrum van de Arctic, terwijl dit in Antarctica niet mogelijk is?
LikeLike
Lennart, volgens mij ben jij er bijna… 🙂
Een opvallend verschil tussen Noord- en Zuidpool in het ‘Land’ plaatje is natuurlijk dat die donkerblauwe punten wél op de ‘lijn’ liggen en dus passen bij het beeld: hoe verder van de evenaar, hoe groter het stralingstekort.
Blijkbaar gaat op de Noordpool wél op dat er, naarmate je noordelijker komt, meer aan warmtestraling uit gaat dan er aan zonlicht binnenkomt. Dat is alleen mogelijk als die warmte vanaf lagere breedtegraden wordt aangevuld…
En op Antarctica ligt dat blijkbaar andersom? Hoe dichter bij de Zuidpool je komt, hoe kleiner het stralingstekort wordt. M.a.w.: de uitgaande warmtestraling wordt daar voor een steeds groter deel geleverd door het ter plekke binnenkomende zonlicht… Waarom?
LikeLike
Ik kan me niet voorstellen dat de inclinatie van de aarde hier geen rol speelt. Het feit dat pestkoppen Hans en Bob suggereren een oplossing te hebben en over die evidente inclinatie helemaal niks zeggen vind ik verdacht. Dus….?
LikeLike
Hieronder enkele plaatjes voor de discussie.
De ijskap op Antartica is erg dik, het hoogste punt ligt boven de 4 km. De temperatuurdaling op aarde met de hoogte is circa 6 – 10 °C per km (natte/droge adiabaat), m.i. een belangrijke oorzaak voor de extreme koude op het continentale vlak van Antartica.
Andere factoren die een rol kunnen spelen zijn de verschillen in albedo (wolken en reflectiviteit v.h. oppervlak) met de Noordpool en de excentriciteit van de baan van de aarde om de zon. Het perihelium, het punt waarbij de aarde het dichtst bij de zon staat, valt in januari.
Bronnen:
UNSW Australia
Parish & Bromwich 2007
Morgan et al 2007
LikeLike
Hoi Jos,
Mooie plaatjes en nuttige gegevens, maar ik ben niet zo overtuigd door:
als verklaring voor de merkwaardige vorm van die curve op Antarctica.
Inderdaad verklaart het wel mede de *koude* maar niet waarom in het binnenste van Antarctica dat ‘stralingstekort’ juist af gaat nemen naarmate je dichter bij de Zuidpool komt – in tegenstelling tot overal elders op de planeet.
Er zijn wel meer hooggelegen regio’s op aarde, en die zie ik niet datzelfde verschijnsel vertonen…
Wat er daar gebeurt is niet alleen dat het erg koud is, maar dat instraling + uitstraling blijkbaar iets meer ‘in evenwicht komen’. De onbalans neemt juist af en gaat weer een beetje richting ‘nul’ op de horizontale as… alleen in het binnenste van Antarctica.
LikeLike
Hoe dichter je naar het binnenste van Antarctica komt hoe minder vocht er in de atmosfeer zit en dus is er minder sensible/latent energietransport naar dit afgelegen deel. Zoiets?
LikeLike
Ik zoom eens uit, van Antarctica naar de hele wereld:
Wat boven Antarctica gebeurt, zie je ook wel boven Groenland gebeuren: landinwaarts koelt het snel af. Is dat de hoogte? Of misschien wel gewoon het feit dat lucht niet zo’n goed transportmiddel is voor warmte, waardoor de warmte vanaf de oceaan het binnenland niet kan bereiken? Wat in het noorden vooral opvalt is dat zeeijs minder koud is dan het oppervlak van Groenland. Daar zit ook nog een lastige vraag: blijkbaar stroomt er meer warmte naar het ijs op de Noordpool dan naar het binnenland van Groenland. Hoe kan dat nou weer? Toch de hoogte?
LikeLike
Om even op de droge lucht toer door te gaan: De katabatische winden voeren ook koude (dus droge) lucht aan uit de bovenste lagen van de troposfeer. Weinig waterdamp = groot window voor lange-golf IR om te ontsnappen.
Krijgen de septici ook weer eens half-gelijk: waterdamp is veel belangrijker dan CO2 😉
LikeLike
Hoi Ontspan,
“.. dus is er minder sensible/latent energietransport naar dit afgelegen deel.”
Ja, zo zie ik het ook. In feite is de afstand van een lokatie op de horizontale as tot het nulpunt… gewoon de hoeveelheid convectief warmtetransport die er plaatsvindt naar de lokatie:
Antarctica heeft de opvallende en nogal merkwaardige eigenschap om het convectief warmtetransport juist af te remmen hoe dichter je de zuidpool nadert! Vandaar dat die meest zuidelijke punten juist dichter bij het ‘nulpunt’ in de grafiek komen te liggen: minder convectie.
De circumpolaire stroming die deze convectie saboteert? De hoogte? Allebei? Ik vermoed wel dat die circumpolaire stroming de belangrijkste factor is die het convectief warmtetransport naar het centrum van Antarctica verhindert/remt.
LikeLike
Bob, Jos,
Ik denk dat hoogte en convectie op één of andere manier verenigbaar moeten zijn. Immers: op grotere hoogte is het kouder. Dus is er minder uitstraling. En toch wordt het er niet warmer. Dus is er weinig convectie. De sluitende natuurwetenschappelijk verklaring komt bij mij niet bovendrijven, op dit moment.
LikeLike
Hoi Hans,
Dat denk ik ook wel, dat het verenigbaar is. 🙂
LikeLike
Het antwoord ligt, als zo vaak, reeds in de literatuur?
Bijvoorbeeld D. van As et al 2005:
The surface energy balance of Antarctica is extreme.
Most of the Antarctic ice sheet is characterised by a high surface albedo, reflecting 80–90% of the solar radiation and leaving little energy to heat the surface in summer. During daytime weak convection is capable of creating a thin, unstably stratified atmospheric boundary layer. At night and during the winter the snow surface is generally cooled by a negative net longwave radiation, which is enabled by clear-sky conditions and the very cold and dry overlying atmosphere.
Since the sensible heat flux acts to decrease the temperature difference between the surface and the atmospheric surface layer, the latter cools as well and thus becomes denser than the free atmosphere aloft. In this negatively buoyant state, the surface layer flows down the slope of the ice sheet, deflected to the left by the Coriolis force. These are the well-known katabatic winds, and, in turn, the katabatic winds interact strongly with the surface energy fluxes as turbulent heat transport increases with wind speed under stable stratification
En:
Net shortwave radiation is balanced mostly by net longwave radiation. Net longwave radiation is often negative, as the emitted radiation by the snow surface cannot be balanced by the radiation emitted by the generally cold and dry atmosphere. [..] Generally speaking, during days with clear-sky conditions the surface radiatively cools and during overcast days the snow surface warms. So, despite the fact that clouds block shortwave radiation and increase surface albedo, the positive effect of clouds on net longwave radiation dominates the radiation balance.
NB: dit artikel gaat over de Antarctische zomer, gedurende de winter zullen weer andere factoren belangrijker zijn.
[BB: opmaak gefixed]
LikeLike
Aai, excuus voor de opmaak. Zo zag het er niet uit in de preview…
LikeLike
Voor zover de circumpolaire wind inderdaad warmtetransport richting de pool verhindert, schijnt dit door het ozongat nog versterkt te worden. Dus wellicht verklaart dit ook nog een (klein) deel van deze puzzel?
LikeLike
Hi Ontspan, Lennart,
Dank voor de info! Waar we vooral naar zoeken is een heldere, eenvoudige verklaring voor dat afnemende stralingstekort (ofwel de minder negatieve stralingsonbalans aan de TOA) naarmate je de Zuidpool nadert.
Dat is precies tegenovergesteld aan hoe het elders functioneert, wat is de oorzaak hiervan? Het is een nogal opvallende waarneming in dit CERES grafiekje. 🙂
LikeLike
Zou het helpen om ook naar de paleo-ontwikkeling van Antarctica en de Arctic te kijken? Hou zou het grafiekje eruit zien in de situatie van de laatste ijstijd of 35 miljoen jaar geleden toen de aarde nog ijsvrij was? Of toen de Sahara nog geen woestijn was?
LikeLike
Ik denk dat Hans en Bob een belangrijk punt hebben en de koude temperatuur alleen is niet voldoende om het grafiekje te begrijpen. De uitstraling naar het heelal is minder op Antarctica en netto blijft er qua straling meer energie achter op Antarctica. Door de wet van behoud van energie moet er dus ook minder aanvoer van energie zijn, anders zou er een onbalans zijn.
Zie onderstaande grafiek uit Frierson 2013, de netto straling bij de TOA, eveneens gebaseerd op de Ceres data. Eenzelfde afbuiging bij de Zuidpool.
Zij schrijven:
“The polar cap in the Southern Hemisphere receives more net radiation than the Northern Hemisphere cap owing to the low temperature and low outgoing longwave radiation over Antarctica.”.
Zoals gezegd, er blijft netto meer stralingsenergie achter op Antarctica. Het punt van Bob volgend is er dus ook minder aanvoer.
Enkele punten die van belang zijn:
– In tegenstelling tot de Noordpool is er geen oceaan die warmte kan aanvoeren. De stroming van de oceaan is er circulair.
– De hoogte van de ijskap. Minder uitstraling naar het heelal door T tot de macht 4.
– De polar vortex houdt warme en vochtige lucht weg van de binnenkant van het continent. Deze polar vortex is mogelijk versterkt door de aanwezigheid van het ozongat.
– Tijdens de zomer op het ZH is de afstand tot de zon juist het grootst (excentriciteit).
– Albedo verschillen. Op de Noordpool zijn er in de NH-zomer hier en daar ‘gaten’ in de ijslaag en in de ZH-zomer is er altijd nog die 14 miljoen km2 continent bedekt met ijs en sneeuw. De droge sneeuwlaag op Antarctica heeft geloof ik een hoge reflectie.
LikeLike
Dank je, Jos, dat artikel van Friersons et al geeft een aardig eerste antwoord op mijn paleo-vraag.
LikeLike
Lennart,
Hier is wat meer te lezen over de verschillen tussen Antarctica en het Arctische gebied. De verschillen in hoogte en warmte transport, Bob’s punt van de convectie en de WvbE die ik even vergeten was 🙂 , worden er expliciet genoemd:
http://www.discoveringantarctica.org.uk/alevel_2_1.html
Het artikel van Frierson-2013 geeft een ook goed inzicht betreffende de Sahara en het Arabisch Schiereiland. Je kunt er zien (en lezen) dat deze gebieden de enige plekken op aarde zijn tussen 30 °S en 30 °N die energie verliezen door uitstraling naar het heelal. Toch is het er heet, wat betekent dat er nogal wat energie aangevoerd moet worden.
De licht-cyaan kleurige punten die zo afwijken in de bovenkant van Eschenbach’s landplaatje zijn denk ik dan deze woestijnen.
LikeLike
Leuk een Kerstpuzzle!
Onderwerp is ook leuk.
Discussie loopt volgens mij ook wel goed.
En toch zou ik onderscheid willen maken tussen zomer en winter omstandigheden.
Nog even verder lezen en zoeken dus.
LikeLike
Hoi Pieter,
Ja, leuke puzzel. Ook veel dank naar al degenen die meedenken, het wordt op prijs gesteld.
Onze AIVD heeft trouwens ook een hele leuke kerstpuzzel, net zoals de Britse dienst GCHQ die soms heeft. Ik vind sommige opgaven wel bere-moeilijk, dat gaat niet lukken:
https://www.aivd.nl/actueel/@3037/nbv-kerstpuzzel-2013/
De oplossingen kunnen nog tot 20 januari ingediend worden. Als je wint, wordt je een jaar lang gratis afgeluisterd. 😉 Een heel fraaie Britse puzzel staat hier uitgelegd:
http://gchqchallenge.blogspot.nl
LikeLike
Laat ik eens recapituleren.
Het meest inzichtelijke antwoord lijkt me de redenering vanuit convectie: er zijn factoren die het convectieve warmtetransport over Antarctica beperken, waardoor maar weinig warmte tot ver op het continent door kan dringen. Daardoor daalt de temperatuur daar, tot de energiebalans in evenwicht is. Hoe minder convectie, hoe lager de temperatuur en hoe minder uitstraling. Daarom vormen de punten in de grafiek een mooie curve, zonder al te grote spreiding. De spreiding die er nog is zal deels aan onnauwkeurigheden in de gegevens liggen, maar convectie over korte afstanden kan ook een rol spelen.
Er zijn verschillende factoren die de convectie belemmeren: o.m. hoogte, oceaanstromingen, de polaire wervel. Droge lucht speelt ook een rol. Ik vraag me nog af of we het feit dat Antarctica, in tegenstelling tot het Noordpoolgebied, een nogal extreme vorm van een landklimaat heeft wat onderbelicht hebben gelaten. Uit het kaartje dat ik eerder plaatste blijkt land op hogere breedtegraden (Alaska, Canada, Scandinavië, Siberië) aanzienlijk kouder te zijn. Lucht transporteert warmte nu eenmaal veel minder goed dan water. (Dit was de verklaring die het eerst in me opkwam, daarom probeer ik hem er nog maar eens door te drukken..)
Nog twee waarnemingen uit de Eschenbach-plaatjes:
– In de “bocht” van de land-curve, bij het grootste onevenwicht in de stralingsbalans, ligt ook een aardig wolkje blauwe punten. Het effect dat we op Antarctica zien gaat dus niet helemaal voorbij aan het Noordpoolgebied.
– Het is niet duidelijk wat Eschenbach met het zeeijs in het Noordpoolgebied heeft gedaan. De temperatuur in zijn oceaan-plaatje komt niet lager dan zo’n -3 graden, terwijl het boven het zeeijs een stuk kouder is. Zou hij het als land beschouwen? Of is daar iets anders fout gegaan?
LikeLike