Hierboven hebben we de temperatuurstijging berekend bij een verdubbeling van de CO2-concentraties. Wanneer de atmosfeer warmer wordt daalt de relatieve vochtigheid. Op het eerste gezicht is het niet aannemelijk dit te verwachten dus zal het waterdamp gehalte mee moeten stijgen. Aangezien waterdamp ook een broeikasgas is zal dit extra warmte vasthouden. Dit noemt men een positieve terugkoppeling.
Tot hoeverre, en tot op welke hoogte, de waterdampgehaltes zich aanpassen is wel een punt van discussie. Redelijkerwijs kunnen we stellen dat de dauwpunten in de onderste niveaus met de temperatuurstijging meegaan. Dit model beschrijft een mondiaal gemiddelde maar in werkelijkheid komen er gebieden voor met veel waterdamp en streken met weinig waterdamp. In de vochtige gebieden komt ook de meeste bewolking voor, door het broeikaseffect van die bewolking zou het meelopen van de vochtconcentraties maar weinig bijdragen aan de opwarming. De droge lucht bevindt zich het meest in hogedrukgebieden, en is vanuit de hogere troposfeer afgedaald. Deze waterdampconcentraties worden bepaald door de temperatuur van de tropopauze. Stijgende luchtstromen koelen af en persen het vocht eruit.
De tropopauze, koelt na toevoeging van extra waterdamp, weer af. Dit zou een drogend effect moeten hebben in de middelbare- en hoge troposfeer. Aan de andere kant lijkt de opwarming op middelbaar niveau zwakker dan aan het aardoppervlak wat onstabiliteit bevordert. Vocht vanuit de grenslaag zou in hogedrukgebieden dan vaker door kunnen dringen tot de hogere niveaus. Ik heb gekozen voor een volledige aanpassing tot 500 hPa en een matige aanpassing daarboven. Voorts wil ik nog even vermelden dat het gebruik van een gemiddelde aardse atmosfeer voor de stralingshuishouding sowieso een zaak die voor discussie vatbaar is.
Het blijkt dat de temperatuur nog met 0,7 a 0,8 graden moet stijgen om voor het toegenomen waterdampgehalte te compenseren, waardoor de totale opwarming uitkomt op 3,0 °C. De stratosfeer heeft nu nog een kleine correctie nodig naar boven maar de tropopauze koelt dus af. Bij volledige aanpassing van de vochtgehaltes in de troposfeer komt er 1,5 graden bij (waarbij H2O volledig is aangepast aan de uitkomst).
Vertikale opbouw
Tot nu toe gingen we ervan uit dat de temperatuurverhoudingen binnen de troposfeer hetzelfde bleven. Het is niet waarschijnlijk dat dat zo blijft. Door dit te illustreren heb ik de nat-adiabaten opgenomen in het model.
(Invalid img)
In bovenstaande grafiek zijn de temperatuurprofielen van de troposfeer weergegeven. Zowel het ‘oude klimaat’ als dat van het nieuwe klimaat. Daarbij geven de gestippelde lijnen de nat-adiabaten weer. Bij het koelere klimaat loopt de nat-adiabaat links van het profiel, waarbij tussen 2 en 4 km het profiel dicht wordt benaderd. Bij het opgewarmde klimaat loopt de nat-adiabaat voor een groot deel rechts van het profiel, wat betekent dat de luchtopbouw onstabiel is geworden. In de praktijk is de gemiddelde atmosfeer samengesteld uit onstabiele en stabiele toestanden. De onstabiliteit wordt snel door buien hersteld dus moet hiervoor een correctie worden toegepast. De middelbare troposfeer warmt extra op wat weer tot extra uitstraling leidt. Wanneer het profiel wordt aangepast aan de nat-adiabaat (t/m 500 hPa) levert dat alweer een stralingsforcering op van -1,8 W/m2. De temperatuur aan het aardoppervlak zal lager uitkomen. Anders gezegd: de opwarming van de troposfeer gaat ten koste van de opwarming aan de grond. De opwarming komt uiteindelijk uit op ongeveer 3,3 °C. Dit komt overeen met een klimaatsgevoeligheid van 0,7 °C per W/m2.
Quote selectie