Veel feedbacks spelen een dubbelrol.
Onderstaande hebben op het eerste gezicht een versterkend effect maar op de totale energiehuishouding zijn het negatieve terugkoppelingen.
-Verwoestijning
Woestijnen hebben een hoger albedo dan oerwouden en steppe. Daardoor reflecteren ze meer zonlicht terug de ruimte in. Belangrijker is dat het woestijnoppervlak door het ontbreken van verdamping veel warmer wordt dan bos. Hierdoor straalt het hete zand meer warmte uit door de droge, heldere atmosfeer heen. Lokaal heeft verwoestijning een opwarmend effect, mondiaal een koelend effect. Het is overigens maar de vraag of bij verdergaande antropogene opwarming de verwoestijning doorgaat.
-Stralingsinversies
Deze 'bijwerking' geldt specifiek voor het broeikaseffect. Door grote concurrente met waterdamp en wolken stelt het versterkte broeikaseffect van CO2 e.d. aan het aardoppervlak weinig voor maar dat is anders in de droge, heldere atmosfeer van winterse hogedrukgebieden. Gedurende heldere stralingsnachten koelt het aardoppervlak en de lucht daar vlak boven veel sneller af dan de lucht op enkele honderden meters hoogte. Zo onstaat een stralingsinversie.
Wanneer het oppervlakte afkoelt neemt de uitstraling overigens weer af. In theorie koelt de aarde uiteindelijk net zo ver af tot de uitstraling in evenwicht is met de tegenstraling van de atmosfeer. In werkelijkheid wordt de minimumtemperatuur bepaald door een delicaat evenwicht tussen stralingsbalans, windsnelheid en turbulentie. Ook de bodemwarmte en -geleiding speelt een belangrijke rol. Bij een sterker broeikaseffect komt de stralingsevenwichtstemperatuur hoger te liggen wat een hogere nachttemperatuur geeft. De inversie wordt zo minder scherp waardoor een toename van wind en turbulentie tot een nog hogere temperatuur leidt. Dit vermindert de stabiliteit verder waarop nog meer menging en opwarming kan volgen enz. totdat er weer een nieuw evenwicht wordt gevonden. Op waarnemingshoogte vlakbij de grond is dit een positieve feedback maar op een paar honderd meter hoogte wordt het niet warmer. Door toenemende inmenging van koude lucht vanaf de grond zou het er zelfs kouder kunnen worden. De kettingreactie van destablisering en turbulentie leidt tot overcompensatie van de toegenomen neerwaartse warmte straling door de atmosfeer. Netto straalt het aardoppervlak meer uit dan door de toename van het broeikaseffect nodig was. Op het klimaatsysteem in zijn geheel is het een negatieve feedback.
Weer- en klimaatmodellen hebben doorgaans grote moeite met het simuleren van deze delicate processen in de grenslaag (neem bijvoorbeeld de GFS-prognoses voor de temperatuur tijdens de vorstperiode vorige winter) . In ieder geval is de meeste opwarming waargenomen in de winter boven de grote continenten van het noordelijke halfrond. Dit betreft metingen van grondstations. Hoe sterk de opwarming op 200 m hoogte is geweest weten we niet precies. Er zijn overigens nog andere verklaringen mogelijk voor deze continentale opwarming.
– Oceaanstratificatie
Bovenstaand principe is ook van toepassing op de oceanen. Oceanen staan bekend omwege hun enorme warmtecapaciteit. Op deze manier remmen ze de seizoenen en klimaatsveranderingen omdat het lang duurt voordat de oceanen zijn afgekoeld of opgewarmd. Het broeikaseffect zorgt voor een opwarming van de atmosfeer en warmen de oceanen indirect op. Omdat de bovenste laag het eerst opwarmt raakt de oceaan stabieler van opbouw. Dit onderdrukt de vertikale uitwisseling met de diepere koudere lagen zodat de opwarming zicht steeds meer concentreert in de bovenlaag terwijl op grotere diepten de opwarming afneemt. Hiedoor stabiliseert de oceaan verder wat de doormening weer onderdrukt, enzovoort, enzovoort. Dit proces noemt men oceaanstratificatie.
Eén van de consequenties is dat het oppervlaktewater sneller opwarmt dan zonder stratificatie. Daarmee warmt ook de atmosfeer en het klimaat over de gehele aarde sneller op.
Dit lijkt een positieve feedback maar dat is schijn. Omdat de SST’s dichter achter het stralingsevenwicht aan rennen neemt de oceaan maar weinig warmt op. De warme bovenlaag isoleert als het ware de wat diepere lagen van de oceaan. Het warme klimaat wordt slechts gedragen door een dun laagje. Bij de minste en geringste verstoring is dat warme laagje weer weg. Het klimaat zou daardoor gevoeliger kunnen worden voor kortdurende veranderingen van de stralingsbalans zoals door vulkaanerupties en de zonnecyclus. Voor het totale energiebudget is dit een negatieve feedback. Op korte termijn warmt het klimaat snel op maar op lange termijn valt het mee.
De totale opwarming van de oceaan is tevens van belang voor het stijgen van de zeespiegel omdat die deels haar oorzaak vindt in het uitzetten van oceaanwater. Oceaanstratificatie vermindert die stijging. De prognoses van het IPCC zijn al wat naar beneden toe bijgesteld. Steeds krachtigere computers bieden de mogelijkheid om oceaanatmosfeermodellen met een hogere resolutie te draaien. Wellicht dat de nieuwe modellen de stratificatieprocessen beter meenemen.
(Invalid img)
Onderstaande hebben op het eerste gezicht een versterkend effect maar op de totale energiehuishouding zijn het negatieve terugkoppelingen.
-Verwoestijning
Woestijnen hebben een hoger albedo dan oerwouden en steppe. Daardoor reflecteren ze meer zonlicht terug de ruimte in. Belangrijker is dat het woestijnoppervlak door het ontbreken van verdamping veel warmer wordt dan bos. Hierdoor straalt het hete zand meer warmte uit door de droge, heldere atmosfeer heen. Lokaal heeft verwoestijning een opwarmend effect, mondiaal een koelend effect. Het is overigens maar de vraag of bij verdergaande antropogene opwarming de verwoestijning doorgaat.
-Stralingsinversies
Deze 'bijwerking' geldt specifiek voor het broeikaseffect. Door grote concurrente met waterdamp en wolken stelt het versterkte broeikaseffect van CO2 e.d. aan het aardoppervlak weinig voor maar dat is anders in de droge, heldere atmosfeer van winterse hogedrukgebieden. Gedurende heldere stralingsnachten koelt het aardoppervlak en de lucht daar vlak boven veel sneller af dan de lucht op enkele honderden meters hoogte. Zo onstaat een stralingsinversie.
Wanneer het oppervlakte afkoelt neemt de uitstraling overigens weer af. In theorie koelt de aarde uiteindelijk net zo ver af tot de uitstraling in evenwicht is met de tegenstraling van de atmosfeer. In werkelijkheid wordt de minimumtemperatuur bepaald door een delicaat evenwicht tussen stralingsbalans, windsnelheid en turbulentie. Ook de bodemwarmte en -geleiding speelt een belangrijke rol. Bij een sterker broeikaseffect komt de stralingsevenwichtstemperatuur hoger te liggen wat een hogere nachttemperatuur geeft. De inversie wordt zo minder scherp waardoor een toename van wind en turbulentie tot een nog hogere temperatuur leidt. Dit vermindert de stabiliteit verder waarop nog meer menging en opwarming kan volgen enz. totdat er weer een nieuw evenwicht wordt gevonden. Op waarnemingshoogte vlakbij de grond is dit een positieve feedback maar op een paar honderd meter hoogte wordt het niet warmer. Door toenemende inmenging van koude lucht vanaf de grond zou het er zelfs kouder kunnen worden. De kettingreactie van destablisering en turbulentie leidt tot overcompensatie van de toegenomen neerwaartse warmte straling door de atmosfeer. Netto straalt het aardoppervlak meer uit dan door de toename van het broeikaseffect nodig was. Op het klimaatsysteem in zijn geheel is het een negatieve feedback.
Weer- en klimaatmodellen hebben doorgaans grote moeite met het simuleren van deze delicate processen in de grenslaag (neem bijvoorbeeld de GFS-prognoses voor de temperatuur tijdens de vorstperiode vorige winter) . In ieder geval is de meeste opwarming waargenomen in de winter boven de grote continenten van het noordelijke halfrond. Dit betreft metingen van grondstations. Hoe sterk de opwarming op 200 m hoogte is geweest weten we niet precies. Er zijn overigens nog andere verklaringen mogelijk voor deze continentale opwarming.
– Oceaanstratificatie
Bovenstaand principe is ook van toepassing op de oceanen. Oceanen staan bekend omwege hun enorme warmtecapaciteit. Op deze manier remmen ze de seizoenen en klimaatsveranderingen omdat het lang duurt voordat de oceanen zijn afgekoeld of opgewarmd. Het broeikaseffect zorgt voor een opwarming van de atmosfeer en warmen de oceanen indirect op. Omdat de bovenste laag het eerst opwarmt raakt de oceaan stabieler van opbouw. Dit onderdrukt de vertikale uitwisseling met de diepere koudere lagen zodat de opwarming zicht steeds meer concentreert in de bovenlaag terwijl op grotere diepten de opwarming afneemt. Hiedoor stabiliseert de oceaan verder wat de doormening weer onderdrukt, enzovoort, enzovoort. Dit proces noemt men oceaanstratificatie.
Eén van de consequenties is dat het oppervlaktewater sneller opwarmt dan zonder stratificatie. Daarmee warmt ook de atmosfeer en het klimaat over de gehele aarde sneller op.
Dit lijkt een positieve feedback maar dat is schijn. Omdat de SST’s dichter achter het stralingsevenwicht aan rennen neemt de oceaan maar weinig warmt op. De warme bovenlaag isoleert als het ware de wat diepere lagen van de oceaan. Het warme klimaat wordt slechts gedragen door een dun laagje. Bij de minste en geringste verstoring is dat warme laagje weer weg. Het klimaat zou daardoor gevoeliger kunnen worden voor kortdurende veranderingen van de stralingsbalans zoals door vulkaanerupties en de zonnecyclus. Voor het totale energiebudget is dit een negatieve feedback. Op korte termijn warmt het klimaat snel op maar op lange termijn valt het mee.
De totale opwarming van de oceaan is tevens van belang voor het stijgen van de zeespiegel omdat die deels haar oorzaak vindt in het uitzetten van oceaanwater. Oceaanstratificatie vermindert die stijging. De prognoses van het IPCC zijn al wat naar beneden toe bijgesteld. Steeds krachtigere computers bieden de mogelijkheid om oceaanatmosfeermodellen met een hogere resolutie te draaien. Wellicht dat de nieuwe modellen de stratificatieprocessen beter meenemen.
(Invalid img)
Bericht laatst bijgewerkt: 18-10-2009 00:14
