Verschillen tussen de opwarming overdag en ’s nachts en de mogelijke gevolgen

Mogelijke oorzaken voor het verschil in opwarming tussen dag en nacht. Bron: KNMI

Een versterkt broeikaseffect zorgt ervoor dat het ’s nachts wat meer opwarmt dan overdag, zo zegt de theorie. De verklaring lijkt voor de hand te liggen: door het broeikaseffect kan warmtestraling, die ervoor zorgt dat het afkoelt als de zon is ondergegaan, minder makkelijk ontsnappen. Maar overdag, en zeker op het warmste moment van de dag, heeft de zon grotendeels de regie in handen. Toch is het wat ingewikkelder. Wetenschappers vermoeden al een tijd dat andere factoren een belangrijker rol spelen. Veranderingen in bewolkingspatronen, bijvoorbeeld. Ook de dikte van de zogenaamde grenslaag, de goed gemengde onderste laag van de de atmosfeer, speelt vermoedelijk mee. Overdag is die grenslaag vaak veel dikker dan ’s nachts. De warmte die het broeikaseffect vasthoudt wordt overdag dus over een veel grotere hoeveelheid lucht verdeeld. Een derde factor die mee kan spelen, vooral in geïrrigeerde landbouwgebieden, is bodemvochtigheid. Verdamping vanaf een vochtige bodem levert, door meerdere oorzaken, overdag meer afkoeling op dan ’s nachts.

Het verschil in snelheid van opwarming is niet heel groot, maar boven land is het wel detecteerbaar. Al 1991 verscheen er een publicatie over deze waarneming in de wetenschappelijke literatuur. De temperatuur van het oceaanwater en de lucht erboven varieert veel minder in de loop van een etmaal; een eventuele verandering van het verschil tussen dag en nacht is daardoor veel te klein om waar te kunnen nemen. De afbeelding hieronder geeft veranderingen van minimum- en maximumtemperaturen over de periode 1960 – 2009 uit een onderzoek uit 2016.

Trends van minima en maxima voor achtereenvolgens: jaargemiddelde mondiale temperatuur, jaargemiddelde temperatuur van het noordelijke halfrond, gemiddelde winter- en zomertemperatuur van het noordelijk halfrond over de periode 1960-2009. Bron: Davy et al.
Verloop van de gemiddelde nacht- (blauw) en dagtemperatuur (rood) boven land in de periode 1983-2017. Bron: Cox et al.

In een onlangs verschenen artikel wordt de mogelijke invloed van veranderende bewolking verder onderzocht en is er bovendien aandacht voor de biologische gevolgen. Waar eerdere onderzoeken zich vaak beperkten tot gemiddelden over de hele wereld of een halfrond, brengt deze studie de veranderingen meer gedetailleerd in kaart. De onderzoekers presenteren een ruimtelijk beeld van veranderingen over een periode van 35 jaar (1983-2017), maar wel alleen voor het landoppervlak. De resultaten kunnen dus niet zomaar vertaald worden naar een mondiaal gemiddelde: de oceanen die 70% van het aardoppervlak uitmaken zitten er niet in. Over het totale landoppervlak zijn de nachttemperaturen in de onderzochte periode sneller gestegen dan de dagtemperaturen, maar het verschil is, anders dan in een aantal eerdere onderzoeken, niet statistisch significant. Dat zou te maken kunnen hebben met de iets afwijkende analyse in dit onderzoek. Minimum- en maximumtemperaturen voor de pooldag en -nacht zijn hier bijvoorbeeld buiten beschouwing gelaten. Bovendien is de onderzoeksperiode relatief kort, ook dat zou mee kunnen spelen.

In het ruimtelijke patroon zijn flinke verschillen te zien. Er zijn gebieden waar de nachten sterker zijn opgewarmd dan de dagen en er zijn gebieden waar het omgekeerde is gebeurd. En er is een duidelijk verband met veranderingen in bewolking zichtbaar op de onderstaande kaarten.

Bovenaan: verschil tussen opwarming overdag en ’s nachts. Blauw geeft aan de de opwarming ’s nachts het sterkst is en rood overdag. Onderaan: veranderingen in bewolking. Geel staat voor minder, blauw voor meer bewolking. Bron: Cox et al.

Dat bewolking een belangrijke factor is ligt natuurlijk best voor de hand. Bewolkte dagen zijn koeler dan heldere dagen en voor de nachten is het net andersom. Ook is er een verband met neerslag en droogte. Meer bewolking levert meer neerslag op, minder bewolking meer verdamping en dus droogte. Ook dat wordt in dit onderzoek gevonden. In elk geval in grote lijnen, want op lokale schaal valt het op sommige plekken anders uit. Maar de grote lijn blijft dat gebieden die ’s nachts sterker opwarmen natter worden en gebieden die vooral overdag opwarmen droger. En dat heeft gevolgen voor de plantengroei. Over het totale landoppervlak vindt het onderzoek overigens geen verandering van betekenis in de hoeveelheid bewolking. De neerslag is wel toegenomen.

Verandering in de jaarlijkse hoeveelheid neerslag. Blauw staat voor een toename, bruin voor een afname. Bron: Cox et al.

Het artikel gaat kort in op de gevolgen van klimaatverandering in drie gebieden met een groot verschil tussen de opwarming overdag en ’s nachts. In het Tibetaans Hoogland is het verschil tussen dag- en nachttemperatuur met ongeveer 3°C afgenomen. Er is daar een toename van plantengroei waargenomen en een verschuiving van de seizoenen, maar ook een afname van landbouwopbrengsten. Ook in West-Afrika zijn de nachten het sterkst opgewarmd, neemt de neerslag toe en wordt een toename van de plantengroei gevonden. Het proces van verwoestijning wordt in dit gebied omgekeerd. Oost-Afrika warmt vooral overdag op. Dit gebied verdroogt.

Het geheel aan biologische gevolgen van deze veranderingen is bijzonder complex. Verschillende soorten kunnen op uiteenlopende manieren reageren op veranderingen in dag- en nachttemperaturen. Voor koudbloedige dieren kunnen veranderingen anders uitpakken dan voor warmbloedige, voor dagdieren en nachtdieren kan het heel verschillend zijn, en voor planten weer anders. Dit onderzoek geeft dan ook niet meer dan een eerste indicatie. Het onderzoek illustreert vooral hoe uiteenlopend gevolgen van klimaatverandering in diverse delen van de wereld kunnen zijn. Mondiale trends kunnen daarom nooit zomaar geprojecteerd worden naar lokaal niveau. Of andersom. Zo eenvoudig zit het klimaat niet in elkaar.

7 Reacties op “Verschillen tussen de opwarming overdag en ’s nachts en de mogelijke gevolgen

  1. En dat er al zo’n 30 jaar een bedrijfstak bezig is om een deken van kerosine-bewolking rond de aarde te leggen is niemand van de wetenschappers opgevallen?

  2. Hans Custers

    @Benik_Weer,

    De toon van je reactie wekt sterk de indruk dat je mening al vaststaat. Maar toch maar even een kort antwoord.

    Klimaatwetenschappers zijn prima op de hoogte van de invloed van vliegverkeer op bewolking. En daarom weten ze ook dat je niet alles dat met bewolking te maken heeft zomaar op het conto van luchtvaart kunt schrijven.

    De grootste effecten worden in dit onderzoek bijvoorbeeld zeker niet gevonden op de plekken van de drukste luchtvaartroutes. En op plekken met veel luchtverkeer, zoals de VS, zijn tegengestelde effecten te zien. Geen aanwijzingen dus dat luchtvaart hier een rol van betekenis speelt.

  3. In de afgelopen honderd jaar heeft de mens intensief de vegetatie van de bodem gewijzigd. Het totaal aan natuurlijke vegetatie is in deze periode afgenomen van ongeveer 70% naar ongeveer 30%. Veelal is bos gekapt en zijn weiden en akkers aangelegd. Dit heeft een enorme invloed op de waterhuishouding van deze gebieden. Ik heb naast mijn huis een bosperceel liggen en rond mijn huis een flink stuk gras. Wat mij opvalt is dat zomers in het bos de bodem veel langer koel en vochtig en blijft. Ook de temperatuur is boven het gras veel hoger dan in het bos. De verschillen worden nog groter als er geheel geen vegetatie is wanneer bijvoorbeeld een akker vegetatieloos is. Dit effect is ook terug te vinden in de database van de Climate explorer van het KNMI. Het valt mij op dat temperatuurreeksen van gebieden waar de natuurlijke vegetatie niet is veranderd veel lagere stijgingen laten zien dan reeksen van gebieden waar de vegetatie wel is veranderd. Het grootste verschil ontstaat bij de overgang van bos naar akker.
    Mijn vraag is dus in hoeverre vegetatieverandering verantwoordelijk is voor klimaatverandering.

  4. Beste Fulco,

    Je commentaar heeft betrekking op lokale (!) veranderingen in verdamping en niet op het bovenstaande blogstuk. Dat gaat namelijk over dag/nacht verschillen boven het mondiale landoppervlak.

    Veranderingen in vegetatie vallen onder ‘Land use change’. De mondiale, netto, bijdrage van deze veranderingen op het stralingsevenwicht is waarschijnlijk juist licht koelend. Zie bijvoorbeeld ‘Land Use’ onderaan Figuur 8.17 van IPCC AR5 (2013):

    Toename van de albedo door veranderingen in landgebruik heeft een licht ‘koelend’ effect op de stralingsbalans. Tegelijkertijd zijn er ook opwarmende invloeden specifiek op oppervlaktetemperaturen door minder/meer verdamping, zie de Summary van hoofdstuk 8:

    There is robust evidence that anthropogenic land use change has increased the land surface albedo, which leads to an RF of –0.15 ± 0.10 W/m^2. There is still a large spread of estimates owing to different assumptions for the albedo of natural and managed surfaces and the fraction of land use changes before 1750. Land use change causes additional modifications that are not radiative, but impact the surface temperature, in particular through the hydrologic cycle. These are more uncertain and they are difficult to quantify, but tend to offset the impact of albedo changes. As a consequence, there is low agreement on the sign of the net change in global mean temperature as a result of land use change. {8.3.5}

    Vanaf paragraaf 8.3.5 wordt het onderzoek naar het effect van de veranderingen in landgebruik samengevat, lees s.v.p. daar verder: IPCC AR5 Hoofdstuk 8.

  5. frans Debets

    Bedankt Hans Custers, interessant. Het zal niet eenvoudig al die over elkaar heen buitelende oorzaken en gevolgen te ontwarren. Je laatste wijze zin, zo eenvoudig zit het klimaat niet in elkaar, zegt genoeg. Observaties zoals die van Fulco herken ik wel, maar onderzoek de verschillen ook eens in de vroege ochtend. Als krantenjongen van de ochtendkrant verbaasde ik me vroeger over de voelbare verschillen per straat en over de zichtbare rijp en de invloed van bomen en gebouwen daarop De complexe wisselwerkingen worden in bv. de modellen voor stedelijke hittestress sterk vereenvoudigd en met heel weinig veldobservaties gevalideerd. Aan de beschouwingen van Minnaert uit 1937 is nog niet heel toegevoegd….

  6. Hans Custers

    Frans Debets,

    Je reactie is, net als die van Fulco, off topic. Toch een kort antwoord. Je maakt namelijk een grote denkfout. Wat er wel of niet in modellen zit staat niet per definitie gelijk aan wat er aan kennis is. Het is simpelweg onbegonnen werk om alle details van elke straat in elke stad in een model in te voeren. Werk waarvan je je ook nog af kunt vragen of het veel toegevoegde waarde heeft. Waarom zou je het tot op dat detailniveau willen modelleren? Maar dat wil allemaal helemaal niet zeggen dat er niets over bekend is,

  7. frans Debets

    Ja, sorry, ik was inderdaad wat off topic, ik associeerde en mijmerde wat over de moeilijk te doorgronden natuurkunde, toch geïnspireerd door je artikel.

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s