Het aërosol vraagstuk

In de post 'Wetenschappelijke expertise ontbreekt bij de twijfelaars over klimaatverandering' ging het al over het rapport omtrent klimaatverandering van Intergovermental Panel on Climate Change (IPCC). Die post ging over een onderzoek van Stanford University over welke wetenschappers het eens en welke het oneens zijn met het rapport van 2007 van het IPCC. Uit de resultaten van dit onderzoek besloten de onderzoekers dat wetenschappers het in het algemeen wel degelijk eens zijn over het anthropogene karakter van de klimaatverandering. Of anders gezegd 'wetenschappers zijn het eens dat de aarde opwarmt en dat het de schuld is van de mensen'. Maar de wetenschappers zeggen duidelijk wel dat het nog onmogelijk is om met 100% zekerheid exacte voorspellingen te doen over hoeveel en hoe snel de aarde zal opwarmen. Het IPCC rapport van 2007 voorspelt dat de komende eeuw de temperatuurstijging tussen 1,1°C tot 6,4°C zal liggen. En meest waarschijnlijk zal de temperatuurstijging rond de 2,5°C bedragen maar dit blijft slechts een schatting.

Waarom zijn de wetenschappers het in het algemeen eens dat de aarde aan het opwarmen is en verder zal opwarmen als we zo verder doen? Wel, dit komt doordat broeikasgassen de grootste invloed hebben op het klimaat en op de temperatuur op aarde. De metingen tonen duidelijk aan dat de afgelopen jaren de concentratie aan broeikasgassen in de atmosfeer sterk aan het toenemen is en nog steeds verder toeneemt. Deze toename aan broeikasgassen in de atmosfeer is hoofdzakelijk te wijten aan menselijke activiteit en voornamelijk door het verbranden van fossiele brandstoffen.

Maar het moeilijke bij het maken van voorspelling omtrent klimaatverandering is dat er heel erg veel factoren een bepaalde invloed hebben. Zo zijn factoren die de aarde doen opwarmen, zoals de uitstoot van broeikasgassen. Daarnaast zijn er ook factoren die de aarde doen afkoelen zoals het directe effect van sulfaat in de atmosfeer of wolken die de zonnestralen reflecteren terug de ruimte in. Daarnaast hebben bepaalde factoren een dempend effect op de opwarming van de aarde zoals bijvoorbeeld de opname van CO2 door de oceanen.

Van de voornaamste broeikasgassen heeft men de invloed op het klimaat al onderzocht. Van andere factoren is men nog steeds bezig met hun invloed te onderzoeken. In het rapport van 2007 heeft men volgens bepaalde wetenschappelijke methodes een schatting gedaan voor hun inrekening van deze onzekerheden. Voorspellingen over de temperatuurstijgingen worden gedaan aan de hand van simulatiemodellen. Door bepaalde data in te geven, kunnen dergelijke modellen de invloed op het klimaat gaan simuleren. En aan de hand van de uitkomst van deze simulaties kan men voorspellingen doen voor de toekomst. Door deze schattingen krijgt men ook een bepaald interval van mogelijke temperatuurstijgingen. Eén van de factoren waarvan de invloed nog niet helemaal duidelijk is, zijn troposferische aërosols. Een aërosol is een mengsel van stof- of vloeistofdeeltjes, met een grote tussen 1 en 1000 nm, die zich bevinden in een gas (hier dus de atmosfeer). Aërosols komen voornamelijk in de atmosfeer terecht door het verbranden van fossiele brandstoffen en biomassa.

Troposferische aërosols hebben een direct en een indirect effect op de temperatuur op aarde. Het directe effect zorgt ervoor dat de temperatuur op aarde daalt. Dit komt doordat aërosols de invallende zonnestralen die de aarde opwarmen absorberen of weerkaatsten terug de ruimte in. Daarnaast hebben aërosols meerdere indirect effecten, namelijk aërosols oefenen bepaalde invloeden uit tijdens de vorming van wolken in de atmosfeer. Het eerste indirecte effect van aërosols is dat ze ervoor zorgen dat wolken gevormd worden door meerdere en kleinere druppeltjes. Meerdere en kleinere druppels zorgen ervoor dat de zonnestralen meer tegen gehouden worden omdat zonnestralen gaan weerkaatsen op het oppervlak van een waterdruppel. Een tweede indirecte effect gaat eigenlijk samen met het eerste, namelijk doordat wolken bestaan uit meerdere maar kleinere druppels, worden de wolken op een grotere hoogte bij een lagere vochtigheid gevormd. Hierdoor blijven wolken langer in de lucht voordat ze naar beneden vallen als regen.

Momenteel komen de metingen van de temperatuur op aarde niet overeen met de voorspellingen van het rapport van het IPCC in 2007. Volgens de voorspellingen in het rapport zou het momenteel warmer moeten zijn dan dat het werkelijk is. Wetenschappers zeggen dat deze afwijking van de voorspellingen van de exacte temperatuurstijging te wijten is aan de effecten van aërosols. Naar hun mening is dit wijten aan incorrecte inschattingen omtrent de indirecte effecten van aërosols. Daarom is men momenteel druk bezig met deze indirecte effecten van aërosols nog verder te onderzoeken.

Twee van deze wetenschappers die deze effecten aan het onderzoeken zijn, zijn Richard Lindzen en Yong-Sang Choi. In hun onderzoek analyseerden ze data omtrent de vorming van wolken en de aanwezigheid van aërosols in de atmosfeer die verzameld werd door NASA's Cloud-Aërosol Lidar and Infrared Pathfinder Satelite Observation (CALIPSO). Uit hun analyse blijkt dat aërosols invloed hebben op de aanwezigheid van "super-cooled" wolk deeltjes. "Super-cooled" wolk deeltjes zijn druppels, die voorkomen in wolken en bestaan uit een mengsel van water en ijs. Deze deeltjes weerkaatsten de zonnestralen opmerkelijk beter dan bijvoorbeeld ijs of water. Op de locaties in de atmosfeer waar er een hogere concentratie aan aërosols aanwezig is komen tot 20% minder "super-cooled" wolk deeltjes voor. Dit verschil zorgt er dan weer voor dat de aarde gaat opwarmen.

Volgens het onderzoek van Lindzen en Choi komt een vermindering van deze "super-cooled" wolk deeltjes voor wanneer aërosols door een laag in de atmosfeer reizen bij een temperatuur van -20°C. Wanneer dit gebeurt worden de "super-cooled" wolk deeltjes omgevormd tot ijsdeeltjes. En ijsdeeltjes reflecteren de zonnestralen minder goed. Bij invoeren van de data voor de modellen ging men ervan uit dat de indirecte effecten van aërosols uitsluitend zorgde voor een temperatuurdaling van de gemiddelde temperatuur op aarde. Maar dit zal nu aangepast moeten worden.

Dit onderzoek is belangrijk omdat het nu meer inzicht heeft omtrent de invloeden van aërosols op het klimaat op aarde. Maar nog steeds er de grootste onzekerheid omtrent de andere effecten van aërosols op de vorming van wolken en dus op de invloed ervan op het klimaat. Daarnaast zijn er nog andere factoren die men nog aan het onderzoeken is. En om echt exacte voorspellingen over de temperatuurstijging te kunnen doen omtrent de temperatuurstijging in de toekomst is er duidelijk inzicht nodig in de invloed van deze factoren. De onderzoekers hopen dan ook dat er binnenkort een nieuwe satelliet de ruimte wordt ingestuurd zodat men betere waarnemingen van de samenstelling en de toestand van de atmosfeer kan doen.

via [web.mit]