Hoofdstuk 3: Air temperature
and air temperature cycles
Bladzijden:
66, 67, 70-72, 77-83.
Temperature structure of the
atmosphere
De atmosfeer wordt in hoofdzaak vanaf het
aardoppervlak verwarmd. Over het algemeen geldt dus: hoe hoger, hoe kouder. Lapse rate = verval in temperatuur bij
stijging van 1 km. (environmental
temperature lapse rate = het wereldwijde jaarlijkse gemiddelde daarvan: 6,4
ºC).
Overzicht
temperatuur atmosferische lagen: figuur 3.8
Troposfeer (0-15 km.: hoe
hoger, hoe kouder) = de laagste atmosferische laag, waar weersprocessen
plaatsvinden. Neerslag ontstaat hier door snel condenserende waterdamp. Zeer
kleine aerosolen komen in de troposfeer vanuit o.a. oceanen, woestijnen, vuur
en industrie. Hun belangrijkste functie is het aantrekken van waterdamp,
waardoor wolken ontstaan.
Stratosfeer (15-50 km.: hoe
hoger, hoe warmer) = bevat weinig waterdamp, hier ontstaan wel de permanente
westenwinden. De absorptie van zonne-energie door ozonmoleculen neemt toe met
de hoogte.
Mesosfeer (50-80 km.: hoe
hoger, hoe kouder)
Thermosfeer (>80 km.: hoe
hoger, hoe warmer)
De eerste 100 km. is de gas-samenstelling in
de lucht hetzelfde: homosfeer.
Daarboven vindt sortering plaats op
moleculair gewicht en electrische lading: heterosfeer.
The annual cycle of air
temperature
(Jaarlijkse) Cyclus zonnestraling à cyclus netto straling. De
netto straling en locatie t.o.v. watermassa’s bepalen voor een groot deel de
jaarlijkse temperatuurcyclus. Plaatsen dichtbij watermassa’s hebben een
gematigder klimaat dan plaatsen ver landinwaarts.
Invloed netto straling op temperatuur:
Bij de
evenaar (Manaus, 3º ZB) = netto straling altijd hoog, toppen in lente en
vooral in herfst. Temperatuur blijft constant rond 27 ºC.
Bij de
kreeftskeerkring (Aswan, 24º NB) = netto straling altijd ruim positief, top in zomer.
Temperatuur schommelt tussen 16 en 33 ºC.
In de
gematigde zone (Hamburg, 54º NB) = netto straling in zomer hoog, in winter licht
negatief. Temperatuur schommelt tussen -1 en 17 ºC.
Bij de
poolcirkel (Jakoetsk, 62º NB) = netto straling in zomer zeer hoog, in (lange)
winter licht negatief. Temperatuur schommelt tussen -45 en 17 ºC.
Ook verschillende mate van schommelingen in
dag- en nachttemperatuur per locatie:
San
Francisco (tussen oceaan en baai, afgekoeld door koudwaterstroom vanuit Alaska):
nauwelijks temperatuurverschil tussen dag en nacht.
Yuma (in woestijn):
nacht ongeveer 20 ºC kouder dan dag.
Waarom zijn dagelijkse en jaarlijkse
verschillen in temperatuur landinwaarts groter?
1. een dunne laag
(land) verwarmen of afkoelen gaat sneller dan een dikke laag (water);
2. de soortelijke
warmte (specific heat) van gesteente is veel kleiner dan van water;
3. water kan zich
mengen met een onderliggende laag water van gematigder temperatuur;
4. verdamping vindt op
continenten veel minder plaats dan in de oceanen.
World patterns of air
temperature
Algemene constateringen over het verschil in
januari- en juli-temperaturen:
1. hoe hoger de
breedte, hoe groter het verschil; geldt vooral op Noordelijk Halfrond;
2. in NO-Siberië en
O-Alaska / Canada is het verschil het grootst;
3. in woestijnzones op
lage breedten is er een relatief groot verschil;
4. bij gelijke breedte
is het verschil over land groter dan over de oceanen;
5. het jaarlijkse
verschil is miniem over oceanen bij de evenaar
Global warming and the
greenhouse effect
Is klimaatverandering gevolg van natuurlijke
processen of menselijke activiteiten? Het broeikaseffect houdt langgolvige
straling in de atmosfeer, waardoor de temperatuur toeneemt. Oorzaken ervan zijn
uitstoot van de broeikasgassen: koolstofdioxide (CO2), methaan (CH4),
nitro-oxiden (NOX) en ozon (O3).
Vanaf 1940 is CO2-uitstoot
exponentieel gaan toenemen. Als huidige uitstoot wordt doorgezet dan verdubbelt
de CO2-concentratie zich elke 35 jaar. CO2 wordt
opgenomen door planten (fotosynthese), maar de CO2 komt weer vrij
als de plant sterft. In ontwikkelde landen neemt het bosgebied toe, maar in
ontwikkelingslanden neemt het veel sterker af. Oceanen bevatten ook planten die
CO2 opnemen. Wanneer deze sterven, wordt CO2 d.m.v. stroming
verplaatst. Het is nog onduidelijk of CO2 ‘verdwijnt’ via
oceaanbodem. Zeker is dat toenemende fossiele energie-consumptie leidt tot
duidelijke temperatuurtoename.
20e eeuw: aanzienlijke verschillen
in jaarlijks temperatuurgemiddelde. Mogelijke oorzaken: variërende
zonnestraling, vulkanische activiteit. Analyse vindt plaats aan de hand van de
dikte van jaarringen van bomen (warm jaar: dikke ring, koud jaar: smalle ring).
Wellicht is er sprake van een warm-koud-cyclus van 150 à 200 jaar. Toch is er in
1995 bewezen dat de mens wel degelijk invloed heeft op het klimaat.
Geschat wordt dat in 2100 de gemiddelde
temperatuur 1 tot 3,5 ºC hoger is dan nu. Gevolgen zijn dan:
1. de
zeespiegelstijging (door smeltende ijskappen) van 19 tot 90 cm, waardoor
eilanden onderlopen en het risico op overstromingen toeneemt;
2. verschuivende
klimaatgrenzen;
3. een gunstiger
klimaat voor insecten die ziektes kunnen verspreiden (malaria).
In Rio de Janeiro in 1992 besloten 150 landen
de CO2-emissie voor 2000 terug te brengen naar het niveau van 1990.
In 1995 werd al duidelijk dat slechts drie landen deze doelstelling konden
bereiken. Voor de toekomst is het duurzaam opwekken van energie waarschijnlijk
het belangrijkste middel om de CO2-uitstoot terug te dringen.