Weer en klimaat
Weer is hoe de lucht op één plek en op één moment is: warm, regenachtig, winderig. Het verandert elk uur. Klimaat is het gemiddelde weer van een plek over een lange tijd, meestal 30 jaar of meer.
Het klimaatsysteem bestaat uit de lucht (atmosfeer), de oceanen, het ijs, het land en alle levende wezens. Ze wisselen allemaal warmte en water uit. Het klimaat van een plek hangt af van onder andere de afstand tot de evenaar (breedtegraad), de hoogte boven zee, de nabijheid van de zee, winden en zeestromingen.
Klimaatverandering betekent dat deze gemiddelden langdurig veranderen. Het klimaat van de aarde is vroeger ook op natuurlijke wijze veranderd (ijstijden), maar de huidige verandering gaat snel en wordt vooral door mensen veroorzaakt.
Het broeikaseffect
- Zonlicht gaat door de lucht en verwarmt land en zee.
- Het warme aardoppervlak straalt warmte uit als infraroodstraling.
- Broeikasgassen nemen een deel van dit infrarood op en sturen een deel ervan terug naar beneden.
De belangrijkste broeikasgassen zijn waterdamp, koolstofdioxide (CO₂), methaan (CH₄), lachgas (N₂O) en enkele door mensen gemaakte gassen (CFK's, HFK's). Stikstof en zuurstof, die het grootste deel van de lucht vormen, zijn geen broeikasgassen.
Het natuurlijke broeikaseffect is goed: zonder dit effect zou de gemiddelde temperatuur op aarde ongeveer −18 °C zijn. Het probleem is het versterkte broeikaseffect door de extra gassen.
Menselijke oorzaken en het bewijs
- Fossiele brandstoffen verbranden (kolen, olie, aardgas) voor stroom, fabrieken en vervoer geeft CO₂ af.
- Ontbossing: minder bomen nemen CO₂ op, en brandende bossen geven het af.
- Landbouw: koeien en rijstvelden geven methaan af; kunstmest geeft lachgas.
- Cement en afval: bij het maken van cement komt CO₂ vrij; stortplaatsen geven methaan.
Hoe weten we dit?
- Luchtbelletjes in ijskernen laten zien dat CO₂ vóór 1750 ongeveer 280 ppm was; nu is het meer dan 420 ppm (ppm = parts per million, oftewel deeltjes per miljoen).
- Thermometermetingen laten zien dat het ongeveer 1.2 °C warmer is dan eind 19e eeuw.
- Gletsjers worden kleiner, het zeeijs op de Noordpool wordt dunner en de zeespiegel is sinds 1900 ongeveer 20 cm gestegen.
- Boomringen, koralen en meermodder laten het klimaat van vroeger zien, zodat we kunnen vergelijken.
Gevolgen en terugkoppelingen
- Smeltend ijs en stijgende zeeën: lage kusten en eilanden overstromen vaker.
- Extreem weer: sterkere hittegolven, zwaardere regenval en overstromingen, langere droogtes, meer bosbranden.
- Oceanen: warmer water laat koraal bleken; extra CO₂ maakt zeewater zuurder.
- Levende wezens: planten en dieren trekken naar de polen of hoger de bergen in; sommige kunnen niet snel genoeg verhuizen.
- Mensen: schade aan oogsten, drinkwater en gezondheid; de armste mensen lijden vaak het meest.
Terugkoppelingen
Een positieve terugkoppeling maakt de opwarming groter. Voorbeeld: ijs smelt → donkerder zee of land neemt meer zonlicht op → meer opwarming → meer ijs smelt. Ook bevroren grond (permafrost) die ontdooit en methaan afgeeft, is zo'n terugkoppeling.
Mitigatie en adaptatie
Mitigatie betekent broeikasgassen verminderen: zonne-, wind- en waterkracht; elektrisch en openbaar vervoer; thuis energie besparen; bossen beschermen en aanplanten; minder voedsel weggooien.
Adaptatie betekent je voorbereiden op de veranderingen die al komen: zeeweringen en mangroven langs de kust, vroege waarschuwingen voor stormen en hitte, regenwater opvangen en gewassen die tegen droogte kunnen.
Landen werken samen via de Verenigde Naties. Het Klimaatakkoord van Parijs (2015) wil de opwarming ruim onder 2 °C houden en streeft naar 1.5 °C. India's National Solar Mission en de hitteplannen van veel steden zijn voorbeelden van actie.
Probeer het zelf: een broeikas in een pot
Zet twee thermometers in de zon. Dek er één af met een heldere glazen pot. Lees ze allebei elke 5 minuten af gedurende 30 minuten en teken een lijngrafiek. De thermometer onder de pot wordt warmer, omdat de warmte er niet makkelijk uit kan. Dit is een eenvoudig model van een broeikas. Gebruik daarna de CO₂-schuif in de 3D en voorspel eerst wat er gebeurt voordat je schuift.
Belangrijke formules en begrippen
- Kernbegrip: Klimaat = gemiddeld weer over ongeveer 30 jaar
- Kernbegrip: Broeikasgassen = waterdamp, CO₂, CH₄, N₂O, CFK's
- Kernbegrip: Mitigatie = de oorzaak verminderen; Adaptatie = omgaan met de gevolgen
- Vuistregel: een verdubbeling van CO₂ geeft op lange termijn ongeveer 3 °C opwarming
Uitgewerkte voorbeelden
1. Gaat "Het regende gisteren hard in Mumbai" over weer of over klimaat?
Weer. Het gaat over één dag. "Mumbai krijgt het meeste regen van juni tot september" zou klimaat zijn.
2. CO₂ steeg van 280 ppm naar 420 ppm. Met hoeveel ppm en met hoeveel procent?
Stijging = 420 − 280 = 140 ppm. Percentage = 140 ÷ 280 × 100 = 50%.
3. Zeg bij elk of het mitigatie of adaptatie is: (a) zonnepanelen, (b) huizen op palen zetten in een overstromingsgebied.
(a) Mitigatie, het vermindert de uitstoot. (b) Adaptatie, het beschermt mensen tegen overstromingen.
4. Waarom versnelt smeltend ijs op de Noordpool de opwarming?
Wit ijs weerkaatst zonlicht. Als het smelt, neemt donker zeewater meer zonlicht op en warmt het op, waardoor er meer ijs smelt. Dit is een positieve terugkoppeling.
Veelgemaakte fouten
- Weer en klimaat door elkaar halen. Eén koude dag bewijst niet dat klimaatverandering niet bestaat.
- Denken dat het gat in de ozonlaag de opwarming van de aarde veroorzaakt. Het zijn verschillende problemen.
- Denken dat het broeikaseffect zelf slecht is. Het natuurlijke effect maakt de aarde bewoonbaar; het extra (versterkte) effect is het probleem.
- Zeggen dat smeltend zeeijs de hoofdoorzaak van zeespiegelstijging is. Smeltend landijs en uitzettend warm water zijn de hoofdoorzaken.