Hoe ontstaat 'het klimaat' eigenlijk?

Eenvoudig gezegd bepaalt het klimaat op een bepaalde plaats welke kleren je koopt en bepaalt het weer welke kleren je aantrekt. Het klimaat is eigenlijk het gemiddelde ‘weer’, en dus een gemiddelde van de temperatuur, neerslag, luchtdruk, luchtvochtigheid en wind over een bepaalde periode. Dat kunnen enkele maanden zijn, maar ook miljoenen jaren.

Klimatologen bekijken het klimaat standaard per periode van dertig jaar. De zon, de atmosfeer, de oceanen en de bedekking van het aardoppervlak bepalen samen via complexe interacties welk klimaat er op een bepaalde plaats op aarde heerst. Feedbackprocessen of terugkoppelingen maken de klimaatwerking extra ingewikkeld. Klimatologen proberen al die interacties te doorgronden.

Speler 1: De zon
De zon is de drijvende kracht achter het hele klimaatsysteem. Ze bestookt onze planeet voortdurend met stralingsenergie. Ongeveer een derde van de zonne-energie wordt teruggekaatst in de ruimte door wolken en gassen in de atmosfeer en door lichtgekleurde delen van het aardoppervlak, voornamelijk sneeuw, ijs en woestijn. De overige zonnewarmte wordt geabsorbeerd door de aarde en de atmosfeer.

Omdat de aarde een bol is, ontvangt niet elke plaats evenveel zonne-energie. Hoe verder een plaats zich van de evenaar bevindt, hoe groter de afstand die de zonnestralen moeten afleggen. Daarom is het warmer op de evenaar dan aan de polen.

Speler 2: De atmosfeer
De atmosfeer beschermt het leven op aarde tegen schadelijke straling, door die uit de zonnestraling te filteren voor ze de aarde kan bereiken. De gassen in de atmosfeer zijn erg bepalend voor het klimaat en het weer. Denk maar aan de broeikasgassen die de temperatuur op aarde opdrijven, en aan waterdamp in de lucht. Zonder waterdamp geen wolken en geen neerslag.

De temperatuurverschillen op aarde brengen transportprocessen op gang die warmte van de warmere plaatsen – rond de evenaar – naar de koudere plaatsen – de polen – voert. Dat transport verloopt deels via luchtstromen in de atmosfeer. Veruit de spectaculairste voorbeelden hiervan zijn de straalstromen, winden die voorkomen op een hoogte van 9 tot 14 kilometer en snelheden tot 450 kilometer per uur bereiken.

Speler 3: Het landoppervlak
Planten verdampen water, nemen CO2 op en geven zuurstof af en bepalen zo mee de samenstelling van de atmosfeer. Bossen worden niet voor niets ‘de longen van de planeet’ genoemd. De bedekking van het landoppervlak bepaalt bovendien het reflecterend vermogen van de aarde, dat wordt aangegeven door de ‘albedo-coëfficiënt’. Bleke gebieden zoals woestijnen, gletsjers en de poolkappen weerkaatsen meer zonlicht dan donkere gebieden, en beïnvloeden zo de temperatuur op aarde. De albedo-coëfficiënt voor sneeuw en ijs is 0,7 tot 0,9, wat inhoudt dat 70 tot 90 procent van het zonlicht wordt weerkaatst. Een oceaan weerkaatst amper 10 procent.

Speler 4: de Oceanen
Zo’n 70 procent van het aardoppervlak is bedekt met water. Logisch dus dat oceanen een cruciale rol spelen in het klimaatsysteem. Ze absorberen enorme hoeveelheden zonnestraling die ze omzetten in warmte. De grote watermassa’s warmen erg traag op en hebben daardoor een koelend effect op nabijgelegen land waar de temperaturen veel sneller oplopen. Ze geven hun warmte ook langzaam af en zorgen daardoor voor zachtere winters.

Net zoals in de atmosfeer ontstaan er in de oceanen ook circulaties die warmte naar de polen brengen. Een bekend voorbeeld is de golfstroom, die warm water van de tropen naar de noordpool brengt en ervoor zorgt dat het bij ons een paar graden warmer is dan op plaatsen met een vergelijkbare breedteligging.

Het belang van feedback

Feedbackprocessen of terugkoppelingen zijn een fundamenteel onderdeel van de klimaatwerking. Als een element in het klimaatsysteem verandert, heeft dat ook een weerslag op andere elementen, die op hun beurt opnieuw een invloed hebben op de oorspronkelijke verandering. Op die manier kan de oorspronkelijke verandering versterkt worden. We spreken dan van positieve feedback. Veruit het bekendste voorbeeld is het effect van klimaatopwarming op sneeuwbedekking. Door de hogere temperaturen smelten sneeuw en ijs aan een verhoogd tempo. Daardoor wordt meer zonnewarmte geabsorbeerd door de donkere ondergrond die zichtbaar wordt, waardoor de temperatuur nog oploopt enz.

Maar ook negatieve feedback komt voor, waarbij de initiële verandering wordt getemperd. Opwarming leidt bijvoorbeeld tot extra vorming van wolken die in sommige gevallen meer zonlicht weerkaatsen en zo verdere opwarming tegengaan. Terugkoppelingen zorgen ervoor dat de reactie van het klimaat op een bepaalde verandering erg moeilijk is in te schatten.

Dit artikel verscheen eerder in de Eos-reeks 'Start to Know'. Meer over de klimaatverandering in ons online dossier: