Tagarchief: waterdamp

Nog een klimaatrecord: de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer

Dat er in een opwarmend klimaat regelmatig records sneuvelen ligt voor de hand. We zien ze regelmatig in het nieuws over bijvoorbeeld hoge temperaturen, lage waterstanden of een mogelijk recordbrekende El Niño. Er zijn ook records die minder aandacht krijgen. Over zo’n record schreef klimaatwetenschapper Andrew Dessler onlangs op zijn blog The Climate Brink: de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer was afgelopen augustus groter dan hij ooit was geweest, in elk geval sinds 1979. Omdat het heel onwaarschijnlijk is dat die hoeveelheid in de duizenden jaren daarvoor ooit groter is geweest, zal het ook een record zijn voor een veel langere periode. Het leek me een goede aanleiding voor een stuk over wat waterdamp in de atmosfeer allemaal doet in het klimaat. Dat is aardig wat.

Het verband tussen waterdamp en temperatuur

Eerst maar eens die duizenden jaren. De gemiddelde wereldtemperatuur is de afgelopen decennia zoveel gestegen, dat het vrijwel zeker is dat het nu warmer is dan ooit eerder het geval is geweest in het huidige interglaciaal, het Holoceen. Voor hogere temperaturen moeten we dus terug naar de periode voor de laatste ijstijd, meer dan 100.000 jaar geleden. En temperatuur en waterdamp in de atmosfeer hangen nauw met elkaar samen. Het is simpele, onbetwiste natuurkunde: warmere lucht kan meer waterdamp bevatten. Volgens de basale natuurkunde van de Clausius-Clapeyronvergelijking is dat ongeveer 7% meer met elke graad dat de temperatuur stijgt. Bedenk daarbij wel dat het gaat om hoeveel waterdamp lucht maximaal kan bevatten, het dus zeker geen wetmatigheid dat lucht altijd ook echt zo vochtig is. Maar het verband tussen temperatuur en waterdamp is toch duidelijk te zien in allerlei klimaatdata. Waterdamp volgt duidelijk de opwarming van het wereldklimaat, al lopen ze niet altijd exact synchroon. Er zijn nu eenmaal ook altijd andere variabelen die invloed hebben. De waterdamppiek in 1983 zou bijvoorbeeld wel eens te verklaren kunnen zijn door de combinatie van na-ijleffecten van een grote vulkaanuitbarsting (El Chichón in 1982) en een zeer sterke El Niño.

Verloop van gemiddelde mondiale temperatuur en atmosferisch waterdamp in de maand augustus sinds 1979. Bron: Andrew Dessler, The Climate Brink.
Lees verder →

Wat is eigenlijk een broeikasgas?

Eerder en in iets andere vorm verschenen op NU.nl in de serie “Klimaatvragen”

Als de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer stijgt, gaat de temperatuur omhoog. Maar hoe komt dat eigenlijk? En waarom hebben sommige gassen wel deze werking, en andere niet?

Broeikasgassen zijn gassen die warmtestraling opnemen. Die warmte wordt vervolgens weer teruggestraald naar de omgeving. Oók terug naar de aarde, die daardoor een hogere temperatuur krijgt. Dit noemen we het broeikaseffect. Als de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer toeneemt, dan stijgt de temperatuur.

Maar wat maakt een gas dan een broeikasgas?

Verreweg het grootste deel van de lucht, stikstof en zuurstof, is niet alleen doorzichtig voor zichtbaar licht (blauw, geel en rood), maar ook voor warmtestraling (infrarood). Die straling gaat er dus net als zichtbaar licht dwars doorheen. Een aantal andere gassen laat warmtestraling niet zomaar door. Dat zijn broeikasgassen: gassen die een deel van de warmtestraling absorberen. Hoewel hun concentratie in de lucht relatief laag is, is hun effect op de temperatuur groot.

Maar waarom dan? Dat heeft te maken met de vorm van de moleculen waar het gas uit bestaat. En dat is nog best complex: een molecuul kan warmtestraling absorberen als het kan meetrillen met dezelfde golflengte als de warmtestraling. Dat kun je vergelijken met een stemvork die meetrilt met een bepaalde toonhoogte. Het trillende molecuul neemt de warmtestraling in zich op, waardoor de lucht er omheen ook opwarmt. De extra warmte wordt vervolgens in alle richtingen uitgestraald, dus ook terug naar de aarde.

Om warmtestraling te kunnen opnemen, moeten gasmoleculen een beetje kunnen trillen, waarbij de verdeling van elektrische lading binnen het molecuul een beetje verandert. Dat kan alleen als een gasmolecuul uit drie of meer atomen bestaat. Bron: DynamicScience.com.

Een voorwaarde om warmtestraling te kunnen absorberen is dat een molecuul asymmetrisch kan trillen. Simpele, rechte moleculen die uit slechts twee atomen bestaan, zoals zuurstof (O2) en stikstof (N2) kunnen dat niet, en zijn dus geen broeikasgassen. Broeikasgassen bestaan uit drie of meer atomen: bijvoorbeeld CO2 of methaan (CH4). Ook waterdamp (H2O) is een belangrijk broeikasgas.

Lees verder →