Cloud-effects

Climate Change 5

Marc Desmet

Module 1.6  Andere  basisprincipes : Feedback mechanismen en de koolstofcyclus.

Om deze module af te ronden introduceren we 3  basisprincipes die u moet kennen om te begrijpen hoe klimaatwetenschap werkt: de stralingsforcering, feedback mechanismen en de koolstofcyclus.

1.Stralingsforcering.

In een vorige module hadden we het over natuurlijke krachten die het klimaat kunnen beïnvloeden, bv. vulkaanuitbarstingen. Die verspreiden  aerosolsdeeltjes in de atmosfeer die een deel van het binnenkomende zonlicht blokkeren en ons klimaat beïnvloeden op dezelfde manier als de CO2 uitstoot van uw  auto. Dus hoe kunnen we  weten welke veranderingen het klimaat beïnvloeden?

Laten we nu eens kijken naar de afbeelding hierboven [1]. We kunnen een ruwe beoordeling maken van het relatieve belang van verschillende factoren. Dat meten we aan de hand van hun geschatte stralingskracht, nl.  de energie per tijdseenheid die een gegeven forcering per vierkante meter uitoefent op het aardoppervlak.


Hoe lezen we deze grafiek?

Er zijn opwarmings- en afkoelende factoren, van natuurlijke en van menselijke oorsprong. Bijvoorbeeld de toename van broeikasgasconcentraties door verbranding van fossiele brandstoffen zijn een  menselijke opwarmfactor. De vervuiling van zwaveldioxide door rook, vormt aerosols, waarover we het al hadden, en reflecteert een deel van het zonlicht terug naar de ruimte. Dus dat is een menselijke afkoelingsfactor. Ze compenseert echter maar een beetje voor de door ons  veroorzaakte broeikasgasopwarming.

Er zijn ook vulkaanuitbarstingen die een natuurlijke afkoelingsfactor zijn. Net als  veranderingen in de stralingsintensiteit van de zon. Wanneer de zon feller wordt, is dat een opwarming van de aarde en omgekeerd. Dit zijn allemaal voorbeelden van wat we stralingsforceringen noemen. Sommige zijn opwarmend, andere afkoelend.

Wat is de conclusie van deze grafiek? Dat is dat de antropogene (menselijke) factoren/forcering van het klimaat dominant is en dat die vooral opwarmend is.

2. Feedbackmechanismen

Deze versterken de verandering van het klimaat  ten gevolge van de stralingsforceringen, zowel in negatieve als in positieve zin. Een positieve feedback  versterkt de impact van de forcering uit punt 1.

Het waterdamp-feedback mechanisme

Een opgewarmde  atmosfeer kan meer waterdamp vasthouden. Nu is waterdamp een krachtig broeikasgas, wat  tot verdere opwarming leidt. Dit is een van de grootste positieve feedback loops in het klimaatsysteem van de aarde.

IJs  Albedo feedback mechanisme

Hoe warmer het wordt, hoe minder ijs en sneeuw er op het aardoppervlakte is. Dat leidt tot minder weerkaatsing en meer absorptie van de inkomende korte golf zonnestraling. Een positief feedback-mechanisme dus, die de stralingsforcering versterkt.

Wolkenstralings-feedback

Die kan zowel positief als negatief zijn.

Indien er door een warmere atmosfeer meer lage wolken komen (rechts in de afbeelding), dan reflecteert er meer zonnestraling naar de ruimte. Dat heeft dan een verkoelend effect. Dat zou een negatieve feedback zijn.

Maar als een warmere atmosfeer juist meer hoge (cirrus)wolken produceert, dan is de impact van deze dunne hoge wolken juist een verhoging van het broeikaseffect.[2]

Het netto-effect van al deze feedback mechanismen is positief.  Het toont de opwarming aan die we zouden verwachten vanwege bepaalde externe krachten. Het kan dus gaan om verhoogde broeikasgasconcentraties door verbranding van fossiele brandstoffen, om verhoogde zonne-energieoutput, of om een andere externe dwingende bron van opwarming.

Als gaat om het netto effect van al deze feedbackmechanismen is er eigenlijk een verwant concept, dat later aan bod komt, nl. de  klimaatgevoeligheid. Die geeft antwoord op de vraag hoeveel opwarming je krijgt als je bv. de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer verdubbelt. Die opwarming zal dus niet enkel afhangen van de toename van die broeikasgasconcentraties, maar ook van al die feedbackmechanismen die net aan bod kwamen.

Koolstofcyclus-feedbackmechanisme

In de vroegere klimaatmodellen berekenden de wetenschappers de opwarming aan de hand van de extra CO2 die het verbranden van fossiele brandstoffen met zich mee bracht in de atmosfeer. Die berekening klopt echter niet helemaal, want de uitgestoten koolstofdioxide interreageert met de lucht, oceanen, aarde, het leven…, kortom met het klimaatsysteem als geheel.  Dat kan je op onderstaande afbeelding zien.

Voor onze doeleinden is het belangrijk te weten dat ongeveer de helft van de koolstofdioxyde (CO2) die wij als mensen veroorzaken, is opgenomen door het klimaatsysteem (bomen en bossen op het land, plankton en algen in de oceaan). Dat heeft als gevolg dat de CO2-concentraties  niet zo snel zijn toegenomen als we hadden verwacht in de eerste klimaatmodellen.

De opname van koolstofdioxide is echter niet noodzakelijk een constante. Als er verzadiging optreedt, nemen de oceanen of bossen heel wat minder of misschien niets meer op. En als dat gebeurt, dan zal CO2 zich nog sneller ophopen in de atmosfeer.

Als daarenboven door de opwarming de permafrost in Alaska en Siberië ontdooit, komt het methaan dat daarin vast zit, vrij in de atmosfeer. Methaan is een nog veel krachtiger broeikasgas dan koolstofdioxide en dus als dat gebeurt, dan zal dat het broeikaseffect sterk doen toenemen.

Dit alles zijn de zogenaamde koolstofcyclusfeedbacks. Koolstof in de vorm van CO2 of methaan wordt gemobiliseerd door de opwarming van het klimaatsysteem zelf. Dat draagt bij  ​​aan het broeikaseffect en dus aan de opwarming van het klimaat.

Er is nog steeds veel onzekerheid over hoeveel koolstof zal vrij komen en terug in de atmosfeer worden gebracht door deze  CO2cyclus feedbacks. Die onzekerheid is echter geen reden tot vreugde, integendeel. We merken immers steeds vaker dat deze mechanismen een veel grotere opwarming mogelijk maken dan we in het verleden hadden berekend.

Conclusie van deze module.

We hebben geleerd dat het klimaatsysteem een complex samenspel is tussen meerdere subsystemen: de atmosfeer, de oceanen, de cryosfeer en de biosfeer.

Klimaat  is  altijd  al veranderd door natuurlijke krachten. Deze forcings zijn echter relatief klein en gebeuren over zeer lange periodes. De door mens veroorzaakte klimaatverandering daarentegen heeft  een veranderingssnelheid die alles overtreft wat we ooit  hebben gezien.  Het  kan uiteindelijk ons ​​aanpassingsvermogen en het adaptief vermogen van andere levende wezens ver overtreffen. Een sleutelfactor die de huidige veranderingssnelheid beïnvloedt is het concept van de feedback mechanismen.

De snelheid van de opwarming is in werkelijkheid dus hoger dan verwacht werd op basis van de emissies alleen en dat door de complexe interacties binnen het klimaatsysteem.

En hiermee hebben we  deel 1 ‘Introductie in het klimaat  en klimaatverandering’ afgerond.

Meer lezen en weten? Klik hieronder en je downloadt de info :

IPCC Global warming of 1.5 °C summary for politicians (klik op SPM)

IPCC Impacts of 1.5°C global warming

The earth-Atmosphere energy balance

Climate and earth’s energy budget

Greenhouse Effect

Deel 2 gaat over ‘’Observatie en meten van de antropogene Klimaatverandering’, opnieuw in zes modules. Bent u nog mee? Laat dan een reactie achter op de website.


[1] Uit het IPCC rapport van 2013, het geeft een samenvatting van de relatieve effecten van natuurlijke en menselijke invloeden op het aards klimaat.

[2] vanwege hun vermogen om veel van de uitgaande langgolven aardse straling op te vangen, terwijl het grotendeels transparant blijft voor binnenkomende kortegolf zonnestraling, dat  zou een positieve feedback zijn.

Eén antwoord

Reactie toevoegen

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met * .