Energiebalans = verschil instraling en uitstraling = weinig/geen verschil: dynamisch evenwicht.

Transcriptie

1 Hoofdstuk 1 Extern systeem en klimaatzones 2 De energiebalans van de aarde Zon belangrijkste energiebron van de aarde. 1. Instraling: Zonnestralen gaan door de atmosfeer. UV straling door ozon tegengehouden. 2. Aarde zet licht om in warmte. 3. Uitstraling: Warmte deels terug naar heelal 4. Natuurlijk broeikaseffect: Warmte deels tegengehouden door broeikasgassen. 5. Versterkt broeikaseffect: > broeikasgassen > warmte tegengehouden. Energiebalans = verschil instraling en uitstraling = weinig/geen verschil: dynamisch evenwicht. Hoeveelheid straling die oppervlak bereikt ligt aan: - Dichtheid wolkendek: hoe dichter, hoe meer reflectie - Breedteligging aarde: hoe hoger de breedte, hoe kleiner de straling per oppervlakte-eenheid - De lengte van de dag en de zonnestand gedurende de dag. Atmosfeer bestaat uit troposfeer (0-10 km, bevindt bijna alle waterdamp en ¾ van gasmassa), stratosfeer (10-45 km, ozonlaag), mesosfeer (45-70 km) en thermosfeer (+70 km). 3 Wereldwijde luchtstromen Mondiale luchtcirculatie (bron 11!) Evenaar: Equatoriaal minimum - Meeste zonlicht meeste reflectie - Lucht verwarmt stijgt op - Koelt af daalt rond 30 graden 30 graden: Subtropisch maximum - Deel afgekoelde lucht stroomt terug (passaten), deel stroomt naar 60 graden 60 graden: Subpolair minimum - Subtropisch warme lucht en koude polaire lucht (uit polair maximum) botsen front

2 Front = koude lucht warme lucht De koude lucht is zwaarder daalt drukt zich onder de warme lucht. Warme lucht stijgt op in een spiraal typische krul van wolken. Hogedrukgebied/maximum 1030 mbar Lagedrukgebied/minimum 950 mbar Gas zoekt naar drukevenwicht wind Koude luchtdeeltjes dichter op elkaar zwaarder (hogedrukgebied) Warme luchtdeeltjes verder van elkaar lichter (lagedrukgebied) Hoe warmer de lucht, hoe hoger deze in de troposfeer kan opstijgen. Depressie = groot lagedrukgebied Isobaar = een lijn die alle punten van gelijke luchtdruk (op een bepaalde hoogte) met elkaar verbindt. Weer = de toestand van de lucht op een bepaalde plaats en op een bepaald moment. Speelt zich merendeels in de troposfeer af. 4 Wereldwijde luchtstromen beter bekeken Lucht beweegt van hogedrukgebied naar lagedrukgebied. Hoe verder naar de evenaar, hoe sneller de aarde draait wind naar de evenaar raakt achter, wind van de evenaar af raakt voor op de aarde (corioliseffect). Geldt ook voor zeestromen. Buys Ballot: Met de wind in de rug geldt dat op het noordelijk halfrond de wind een afwijking naar rechts en op het zuidelijk halfrond een afwijking naar links heeft. Bron 12! Intertropische Convergentiezone (ITCZ): passaatwinden van equatoriaal minimum subtropisch maximum. Snelle stijging van warme, vochtige lucht tropische onweersbuien. Aarde schuin in zomer schuift equatoriaal minimum naar noorden passaatwinden en ITCZ ook naar noorden. De zuidoostpassaat krijgt door het corioliseffect op het noordelijk halfrond een afwijking naar rechts gaat zuidwesten waaien. Moesson = halfjaarlijkse land - of zeewind die lange tijd een constante richting aanhoudt. Over zee: natte moesson. Passaatwinden waaien altijd dezelfde richting. Over land: droge moesson. Verschil in temperatuur van land en water verstoring windsysteem. Straalstromen/jetstreams = winden op grote hoogte in de troposfeer rond op orkaankracht van west naar oost.

3 5 Wereldwijde luchtstromen regionaal bekeken Harmattan = droge, warme wind van West-Afrikaanse Sahara naar zuiden. Voert stof mee bloedregens. Sterk hogedrukgebied boven Scandinavië/Rusland + koude lucht vanuit oosten strenge winter in Nederland. 6 Oceaan en zeestromen Zeewater is zout door opgeloste stoffen en gassen. Zouten uit gesteente van continenten lossen in grond en regenwater op in rivieren naar oceanen. Bij verdamping van water blijft zout achter zee wordt niet steeds zouter, door het verdwijnen van een deel van het zout (bijv. door indampende binnenzeeën waar zoutlagen neerslaan). Waterkringloop: water, waterdamp en ijs wisselen elkaar af. Kort: verdamping wolken neerslag Lang: zie bron 23. Waterreservoirs: diep grondwater of landijs op Zuidpool Zeestromen = driften = bewegende (koude of warme) watermassa s aan het oppervlak van de oceanen, veroorzaakt door de wind. Lage breedte hoge breedte: warm water. Coastal upwelling = aflandige winden blazen oppervlaktewater van de kust af compensatiestroom: dieper gelegen en kouder water welt omhoog. Gebieden waar dit gebeurt zijn levens- en voedselrijk. Oppervlaktewater uiteengeblazen door wind diep water met koude lucht koelt af van 10 tot 2 graden komt warmte vrij. Afkoeling van water bij IJsland ontstaat ijs zoutgehalte hoger meer dichtheid zinkt. Water stroomt naar Indische en Grote oceaan mengt zich met warmer en minder zout water stroomt terug naar Atlantische Oceaan. Thermohaliene circulatie verloopt traag. 7 Circulatiesystemen gekoppeld Systemen: Natuurlijk broeikaseffect luchtdrukverschillen Mondiale luchtcirculatie Zeestromen warmte-uitwisseling tussen evenaar en polen Leiden tot bepaalde verdeling van temperatuur en neerslag. Aarde verdeeld in fysisch geografische zones (zie ook 8):

4 Polaire zone Gematigde zone Subtropische zone Tropische zone Tropisch regenwoud Droog (aride) gebied Geologische geschiedenis In Perm (250 mln jaar geleden) Pangaea: supercontinent dus 1 grote oceaan. - Equatoriale zeestromen brachten zeer warm water naar oostkust van Pangaea. Langs westkust geen warm water groot verschil in klimaat. - Groot landoppervlak geen vochtige oceaanwinden naar binnenland droog. In Kwartair afwisseling interglacialen (warme periodes) met glacialen (koude periodes) jaar geleden glaciaal: Antarctica door koude zeestromen geïsoleerd van warme zeestroom grote landijskap. Ook ¼ van het land bedekt met ijspakketten. - Veel ijs lage zeespiegel. Noordzee, Waddenzee, Adriatische Zee en Perzische Golf lagen droog. - Warmtetransport door oceanen van evenaar naar polen was minimaal t.o.v. nu. El Niño = Periodiek weersverschijnsel waarbij de oostelijke passaatwinden boven de Grote Oceaan naar het westen gaan waaien, warm water vanuit de Indonesische Archipel naar Zuid-Amerika stroomt en de koude Peru - zeestroom verdringt. Tropische wervelstormen, grote overstromingen afgewisseld met droogte. 8 Klimaten wereldwijd Klimaat = gemiddeld weer over dertig jaar berekend. Beïnvloed door: geografische breedteligging wind en zeestromen afstand tot de zee reliëf hoogteligging Klimaat wordt weergegeven door klimaatgrafiek met neerslag en temperatuur. Klimaatsysteem bedenken is moeilijk omdat je een doel moet stellen (geschiktheid voor landbouw/ lancering ruimteschepen weergeven). Ook moet je het over een bepaalde periode berekenen. Köppen bedacht systeem met samenhang tussen natuurlijke vegetatie en de factoren temperatuur en neerslag. Verdeeld in 5 klimaattypes A t/m E die ook weer onderverdeeld zijn. A: tropisch klimaat: temperatuur in koudste maand > 18 C B: droog klimaat: droogte index C: gematigd klimaat: temperatuur in koudste maand > 3 C, in warmste maand tussen 10 en 18 C D: land klimaat: temperatuur in koudste maand < 3 C en in warmste maand > 10 C E: polair klimaat: temperatuur in warmste maand < 10 C

5 Klimaattype Letter Betekenis A, C en D w Wintertrocken: droge periode in de winter (op dat halfrond) hoeveelheid neerslag s Sommertrocken: droge periode in de zomer (op dat halfrond) B droogte-index E temperatuur f W S T F H Fehlt: droge periode ontbreekt Wüste: woestijn Steppe: steppe Tundra: toendra, gem. temperatuur tussen 0-10 C in warmste maand Frost: vorst, gem. temperatuur < 0 C in warmste maand Hochgebirge: hooggebergte Isotherm = temperatuurlijn die alle punten van gelijke temperatuur met elkaar verbindt. 11 Het klimaat door de tijd Klimaat niet constant. - abrupte verandering: meteorietinslag tussen Krijt en Tertiair ozonlaag verdwenen, bosbranden, stof in atmosfeer zonsverduistering 70% leven op aarde vernietigd. - geleidelijke verandering: glacialen en interglacialen. Aarde vormt systeem van hydrosfeer, biosfeer, atmosfeer en aardoppervlak wisselwerking water, stoffen lucht en warmte. Bepaalde factoren veranderingen hierin klimaatverandering. continentverschuiving thermische isolatie ijskap meer terugkaatsing zonlicht jaar variatie zonkracht zonnevlekken koud, rondom zonnevlekken meer instraling alle tijdschalen vulkaanuitbarstingen stof en -as deeltjes in atmosfeer meer terugkaatsing alle tijdschalen? CO 2 -huishouding (biologische pomp) oppervlak: plankton en algen zetten CO 2 om in organisch materiaal en O 2. diepte: verrotting organisch materiaal CO 2 < CO 2 aan oppervlak < in atmosfeer < broeikaseffect diepzeepomp niet werkend geen warmtetransport laatste glaciaal Milancovic-variabelen excentriciteit: baan van aarde ellips cirkel hoeveelheid zonenergie die aarde ontvangt, effect op halfronden tegengesteld scheefheid: variatie helling aardas tussen 22 en 24,4 grotere hoek, Polen meer zonnestraling precessie: aarde maakt tolbeweging nu afstand tot zon in december minimaal, over jaar in juni jaar jaar en jaar Onderzoek: Jaarringen warm jaar, veel neerslag: dikkere jaarring jaar terug Stuifmeelkorrels welke planten in welk gebied konden groeien jaar terug O 2 -analyse in ijs afwisseling koude en warme periode bepalen jaar terug

6 12 Het klimaat nu Verbranding fossiele brandstoffen + CO 2. 3% door mens +0,6 C. Doorgaan: +1,4-5,8 C. Meer uitscheiding mensen en veestapels, meer akkerbouw + methaan. Deodorant en koelkasten + CFK s. Antropogene invloed: invloed van mens op samenstelling van atmosfeer. Wetenschappelijke discussies: temperatuurstijging meer verdamping meer wolken meer vasthouden warmtestraling (temperatuurstijging) meer terugkaatsing (temperatuurdaling) industrie en (luchtvaart)verkeer aërosolen, stof- en roetdeeltjes sommige kaatsen terug sommige werken andersom hockeystick grafiek (bron 52) bep. statistische berekening verschillende uitkomsten 13 Het klimaat in de toekomst Metingen over afgelopen eeuw: toename temperatuur met 0,6 C grote afname sneeuw- en ijsbedekking zeespiegelstijging van 10 tot 20cm gematigde/hoge breedte: toename neerslag. subtropen: afname neerslag gematigde/hoge breedte: toename lengte groeiseizoen wijzen op wereldwijde klimaatopwarming Schattingen van verwachte temperatuurstijgingen lopen uiteen onwetendheid werking terugkoppelingsmechanismen van de aarde: temperatuurstijging verandering waterkringloop effect op temperatuur ijs-albedofeedback: temperatuurstijging < ijs < reflectie temperatuurstijging temperatuurstijging afnemende bufferwerking oceanen(<co 2 opname) + broeikaseffect aërosolen ontwikkeling wereldbevolking en welvaart Gevolgen temperatuurstijging: zeespiegelstijging van ±88cm - uitzetten van zeewater - afsmelten landen poolijs - wellicht meer neerslag versterking extreme weersomstandigheden - vaker en langer droogte in Middellandse zeegebied verdroging en verzilting - vaker en sterkere orkanen in Caribisch gebied verschuiving grenzen klimaatgebieden verschuiving vegetatiegrenzen, ander biodiversiteit Klimaatverrassing =onverwachte wending in het klimaat verandering thermohaliene circulatie: meer zoetwatertoevoer en warmer water water zinkt niet meer in noordelijke Atlantische Oceaan Golfstroom dringt minder ver door richting

7 Noorwegen, niet meer opwellen van relatief warm water uit Atlantische Oceaan bij IJsland sterke verkoeling Noordwest-Europa als landijs op Antarctica sneller dan verwacht afsmelt Nederland: meer en extremere neerslag, meer zomerdroogte. Laaggelegen gebieden onder water (over jaar) 14 Klimaatbeleid Intergovernmental Panel on Climate Change, VN en overheden: CO 2 -uitstoot terugdringen. Klimaatcritici: voorkomt niet mondiale opwarming, echte duurzame ontwikkeling op achtergrond. Emissie = verlagen van de uitstoot van broeikasgassen. zie bron 56 Nieuwe technieken voor emissie - energieverbruik verminderen \ - hernieuwbare energiebronnen inzetten --- subsidies, verplichtingen - CO 2 opslaan / Aanpassen aan mogelijke veranderingen - ligt aan welvaart, bevolkingsdruk, wetenschappelijke technische en organisatorische mogelijkheden - in VS, Rusland en Canada kan de klimaatverandering gunstig voor de landbouw zijn - Afrika en Azië kwetsbaar: overstromingen, aanhoudende droogte, hongersnood evacuatie 1992: Klimaatverdrag van VN. 1997: Kyotoprotocol: verdrag tussen 55 landen, jaarlijkse uitstoot gem. 5,2% t.o.v verminderen. VS doen niet mee: niet goed voor hun economie en oneerlijk dat ontwikkelingslanden niets hoeven te doen. Emission Trade: bedrijven mogen bep. hoeveelheid CO 2 uitstoten. Bij overschrijding meer emissierechten kopen van andere bedrijven/emissiebeurs. Joint Implementation: klimaatprojecten met andere landen Clean Development Mechanism: klimaatprojecten met ontwikkelingslanden Begrippen: Oefentoets: