Tagarchief: aerosolen

Aerosolen van natuurbranden kunnen de opwarming van het noordpoolgebied versterken

De invloed van aerosolen op het klimaat is complex, en dus onderwerp van veel wetenschappelijk onderzoek. Aerosolen kunnen de albedo (het vermogen om zonlicht te weerkaatsen, ofwel de ‘witheid’) van de aarde op meerdere manieren beïnvloeden. Ze kunnen zonlicht absorberen, verstrooien en weerkaatsen. Bovendien kunnen ze fungeren als condensatiekernen, en daarmee de eigenschappen van wolken beïnvloeden.

Hoe het netto-effect van aerosolen op de temperatuur van het aardoppervlak uitvalt, hangt voor een groot deel af van vrij simpele eigenschappen van de deeltjes, zoals kleur, vorm en grootte. Die eigenschappen hangen weer af van de chemische samenstelling, van de manier waarop de deeltjes zijn ontstaan, en soms van de chemische en fysische interacties die ze aangaan met andere deeltjes of stoffen in de atmosfeer. Maar het soort gebied waar de deeltjes boven zweven kan ook veel uitmaken. Stel bijvoorbeeld dat een bepaald aerosol-deeltje precies 50% van het zonlicht dat erop valt reflecteert en de resterende 50% absorbeert. Zwevend boven een donker oppervlak, zoals het regenwoud of de oceaan, zouden zulke deeltjes de temperatuur omlaag brengen. Ze reflecteren immers meer zonlicht dan het bos of het zeewater, die 90% of nog meer absorberen. Maar dat valt anders uit boven vers gevallen sneeuw, die tot 90% reflecteert. De deeltjes absorberen dan meer van het invallende zonlicht dan het witte aardoppervlak. En ze kunnen ook nog een deel van het door de sneeuw gereflecteerde licht absorberen. In poolgebieden zouden ze het dus juist warmer kunnen maken. In elk geval in de zomer, als de zon daar niet onder gaat.

Samengevat: of de aarde door een aerosol meer reflecterend (lichter) of meer absorberend (donkerder) wordt, hangt ook af van de albedo (de ‘witheid’) van het aardoppervlak. Ook de hoogte waarop de deeltjes zweven kan ook nog uitmaken. Deeltjes die opstijgen tot boven bewolking, kunnen zonlicht absorberen dat anders deels door de bewolking zou zijn weerkaatst en bovendien een deel van het door de wolken gereflecteerde licht. Dat werkt door in de temperatuur aan het aardoppervlak, omdat de temperatuurgradiënt in de troposfeer vrij constant is (door het radiatief-convectieve evenwicht). Deeltjes die zich boven de hoogte bevinden waar de wolken ontstaan hebben natuurlijk ook geen invloed op de eigenschappen van die wolken. En ze kunnen langer blijven zweven, omdat ze niet uitregenen.

Natuurbranden in het hoge noorden

Nature Climate Change publiceerde onlangs een artikel over de invloed van aerosolen die ontstaan bij natuurbranden op de temperatuur in het noordpoolgebied. Het onderzoek concentreert zich op de uitstoot door branden in de meest noordelijke delen (boven de 55ste breedtegraad) van Noord-Amerika, Europa en Azië. Zowel het verbrande oppervlak als de intensiteit van branden is de afgelopen decennia toegenomen in deze gebieden. En daarmee ook de  uitstoot van aerosolen tijdens het zomerseizoen (juni, juli, augustus). De onderzoekers vinden voor de periode 2000 – 2020 een exponentieel (!) verband tussen de uitstoot en de temperatuur in die gebieden. Het is dus zeer aannemelijk dat de uitstoot in de toekomst verder toe zal nemen, door de verdere opwarming van het klimaat. Mogelijk zal dat niet meer volgens het exponentiële verband tussen temperatuur en uitstoot gebeuren: de beschikbaarheid van brandbaar materiaal kan op een zeker moment een begrenzing vormen.

Lees verder

Nog meer aanwijzingen voor menselijke invloed op windpatronen in de zomer

Hoe de opwarming van het klimaat stromingspatronen in de atmosfeer beïnvloedt, is al jarenlang onderwerp van wetenschappelijk onderzoek. We hebben al vaker (zoals hier, hier en hier) aandacht gehad voor dat onderzoek en de wetenschappelijke discussies die dat opleverde. Verschillende studies vonden de afgelopen jaren aanwijzingen voor veranderende stromingspatronen in de zomer op gematigde breedtegraden van het noordelijk halfrond. Het gaat daarbij niet zozeer om de wind zoals we die als bewoners van het aardoppervlak voelen, maar om grootschalige stromingspatronen die invloed hebben op het ontstaan en de ontwikkeling van weersystemen, en die weersystemen als geheel met zich meevoeren. De stroming wordt aangedreven door het temperatuurverschil tussen de tropen en de polen. Dat temperatuurverschil is kleiner geworden door de sterke opwarming van het noordpoolgebied en het is dus best aannemelijk dat de stroming daardoor is verzwakt. Maar ja, dat het aannemelijk is, betekent natuurlijk nog niet dat het ook is aangetoond. Het laatste IPCC-rapport hield dan ook nog flink wat slagen om de arm.

Schematische weergave van mogelijke veranderingen in atmosferische stroming door de sterke opwarming van het noordpoolgebied. Bron: IPCC AR6, WGI, Cross-Chapter Box 10.1.

Wetenschappelijke slagen om de arm verdwijnen niet van de ene op de andere dag, maar het onderzoek staat niet stil. Een recent artikel van Rei Chemke en Dim Coumou presenteert niet alleen meer bewijs voor deze veranderingen, maar voor het eerst ook aanwijzingen voor een menselijke vingerafdruk. De terminologie is wat verwarrend: het artikel spreekt van ‘storm tracks’ of ‘weakening storms’, maar daarmee worden stromingspatronen bedoeld op een schaal van honderden tot enkele duizenden kilometers. Het gaat dus niet (of in elk geval niet alleen) over het gedrag van zomerstormen.

Lees verder

Wordt de klimaatinvloed van aerosolen onderschat?

Verloop van menselijk en natuurlijke invloedsfactoren (forceringen) op de gemiddelde temperatuur van het aardoppervlak sinds 1750. Bron: IPCC AR6.

Met alle klimaatrecords die er in het afgelopen jaar werden verbroken, was er plotseling ook de nodige aandacht voor het afkoelende effect van aerosolen. Een afname van de uitstoot van aerosolen heeft mogelijk bijgedragen aan de hoge temperaturen. Wie niet zo thuis is in de klimaatwetenschap zou kunnen denken dat dat een helemaal nieuw inzicht was. Dat is zeker niet het geval. Je zou kunnen zeggen dat de gemiddelde nieuwsconsument die invloed van aerosolen mogelijk heeft onderschat. Maar voor wetenschappers geldt dat zeker niet.

Aerosolen werden in 1971 al besproken, toen een internationale groep van zo’n dertig wetenschappers bij elkaar kwam om een mogelijke toekomstige onbedoelde verandering van het klimaat door toedoen van de mens te bespreken. Sommige deelnemers verwachtten toen dat afkoeling door aerosolen de opwarming door een toenemende concentratie van broeikasgassen zou overvleugelen. Dat is anders gelopen, onder meer doordat de uitstoot van broeikasgassen sindsdien is blijven toenemen, terwijl er maatregelen zijn genomen om de uitstoot van aerosolen te beperken. Dat is natuurlijk de reden waarom aerosolen niet zo veel in het nieuws zijn en broeikasgassen vaker: de broeikasgassen zijn het grote probleem.

Lees verder

Video-interview over klimaat-enquete artikel

De Nederlandse blogger Collin Maessen heeft mij via skype geinterviewed over onze recente paper “Scientists’ views about attribution of global warming“:

Collin schreef ook een blogpost erover die de moeite waard is om te lezen, waarin hij wat context geeft aan de hand van andere enquêtes en literatuur-analyses.

Het interview begint met de algemene bevindingen over de mate van consensus. Daarna komt de vergelijking met eerdere studies aan bod, en hoe de berichtgeving in de media skeptische meningen uitvergroot t.o.v. de mate waarin die onder wetenschappers te vinden zijn. Ook geeft hij mij de kans om over mijn favoriete onderdeel te praten, namelijk hoe de afkoeling door aërosolen de opwarming door broeikasgassen deels maskeert en hoe dit de attributie-conclusie in IPCC AR4 vatbaar maakt voor misinterpretatie. Deze aspecten zijn ook besproken in mijn blogpost van vorige maand.

Zogenaamde ‘pauze’ opwarming aardoppervlak bedrieglijk

Vorige week stond er een interview met mij op Energiepodium over de ontwikkeling van de oppervlakte temperatuur en welke factoren daar een rol bij spelen. Het stuk is geschreven door Tseard Zoethout en is hieronder met toestemming overgenomen. Ik heb een aantal extra hyperlinks toegevoegd.

Sinds 1998 zijn temperaturen aan het oppervlak minder gestegen dan tussen 1970 en 1998. Volgens Bart Verheggen, Lector Aardwetenschappen aan het Amsterdam University College en een fervent blogger, is er echter geen trendbreuk en zal dit proces zich na verloop van tijd weer omkeren. Klimaatwetenschappelijk onderzoek richt zich op de rol van het arctisch gebied en de diepzee in het vinden van een verklaring.

“Wie de puzzelstukjes naast elkaar legt, ziet weinig tegenstelling tussen de laatste vijftien jaar en de kwart eeuw daarvoor: de opwarming van de aarde gaat gewoon door”, zegt Verheggen.

Lees verder

Klimaatgevoeligheid en de zoektocht naar het ‘wat’ en ‘waarom’

• De verschillende antropogene invloeden die hebben geleid tot een temperatuurstijging sinds de industriële revolutie zijn niet allemaal uniform verdeeld over de aarde. Zo zijn, in tegenstelling tot de homogeen verdeelde broeikasgassen, de concentraties aan aerosolen en ozon voornamelijk gelokaliseerd boven het Noordelijk Halfrond.
• Als men rekening houdt met een verschil in ‘effectiviteit’ van de diverse invloeden (forceringen), veroorzaakt door de inhomogene spreiding, leidt een afleiding van de klimaatgevoeligheid op basis van de observaties van de 20e eeuw tot waarden die beter overeenkomen met de paleoklimatologische data en de klimaatmodellen.

In de wetenschap, en vanzelfsprekend ook de klimaatwetenschap, poogt men antwoorden te geven op allerlei ‘wat’ en ‘waarom’ vragen. Waarom stijgt de zeespiegel, waarom is CO2 een broeikasgas of wat zal de gemiddelde temperatuur op aarde in 2100 zijn? Een belangrijk punt bij die laatste vraag is onderdeel van een boeiend en soms complex debat in de klimaatwetenschap: “Wat is de grootte van de klimaatgevoeligheid?”.

De klimaatgevoeligheid voor de evenwichtssituatie (ECS) betreft de temperatuurstijging die we zullen krijgen ten gevolge van een verdubbeling van de CO2 concentratie en we vervolgens netjes wachten totdat het gehele systeem – de atmosfeer, de ijskappen en de oceanen – energetisch weer in evenwicht is geraakt (zie hier voor een overzicht van de begrippen). Een bijzonder lastig punt hierbij is dat we deze toekomstige temperatuurstijging niet gewoon eventjes experimenteel kunnen vaststellen en ook dat toekomstige metingen helaas nu nog niet beschikbaar zijn (naar Gavin Schmidt’s Ted Talk en Knutson en Tuleya). De klimaatwetenschap probeert daarom de grootte van de klimaatgevoeligheid af te leiden, bijvoorbeeld uit klimaatmodellen, of uit gegevens van het verre aardse verleden (paleoklimatologie) of uit de observaties van de 20e eeuw.

Het interessante is nu dat ten eerste alle afleidingen van de grootte van de klimaatgevoeligheid gepaard gaan met behoorlijke onzekerheden en ten tweede dat één type afleiding een wezenlijk ander resultaat geeft dan andere typen afleidingen. Zo geven bijv. de klimaatmodellen en de paleoklimatologie data een ECS van circa 3 °C voor een verdubbeling van de CO2 concentratie en geven berekeningen gebaseerd op de observaties van de 20e eeuw een ECS van circa 2 °C. Het IPCC heeft in hun laatste rapport naar alle verschillende afleidingen en hun onzekerheden gekeken en daaruit geconcludeerd dat de evenwichtsklimaatgevoeligheid waarschijnlijk ergens tussen 1.5 en 4.5 °C ligt en heeft dit keer geen beste schatting afgegeven. Zie figuur 1.
Vandaar het ‘boeiende debat’, de wetenschap moet op zoek naar het ‘waarom’ van deze verschillen opdat men daarna een beter antwoord kan geven op de vraag: “Wat is de grootte van de klimaatgevoeligheid?”.
Lees verder