3. Klimaat en klimaatverandering

Het broeikaseffect    (1/4)

In de jaren 1951 tot 1980 was de gemiddelde temperatuur over het land en de oceanen op het aardoppervlak ongeveer 14°C. De temperatuur bleef vrij stabiel gedurende deze periode. In het klimaatonderzoek deze periode wordt daarom een klimatologische referentieperiode genoemd. Sindsdien wordt er tot vandaag een temperatuurstijging van ongeveer 1°C waargenomen, wat het klimaat beïnvloedt.

We horen of lezen vaak over het broeikaseffect als oorzaak van de dreigende klimaatverandering. Dat is slechts een deel van de waarheid. Met de informatie die we tot nu toe hebben gekregen, kunnen we schatten welke temperaturen de aarde zou hebben zonder het broeikaseffect, dus als er geen broeikasgassen in de atmosfeer zijn.

Zonnestraling

Eerst moeten we de straling van de zon berekenen. De stralingstemperatuur van de fotosfeer is T_rad,S = 5772 K. Volgens de wet van Stefan-Boltzmann is de specifieke straling op het zonneoppervlak gelijk aan

Dit betekent: elke vierkante meter van de zon heeft een vermogen van ongeveer 63 MW! Met de straal van de zon R_S = 700 000 km = 700·10⁶ m is het resultaat voor het hele zonneoppervlak het stralingsvermogen:

Het is goed dat de aarde niet te dicht bij de zon komt! Hoe sterk is de straling op de afstand van de aarde tot de zon?

De gemiddelde afstand van de aarde tot de zon is 149 589 000 km, wat gewoonlijk 1 AU wordt genoemd; AU staat voor astronomische eenheid. Laten we een denkbeeldige bol maken met deze straal met de zon in het midden en de straling per vierkante meter op het bolvormige oppervlak berekenen; zo krijgen we de straling per vierkante meter die op de aarde aankomt. Hiervoor delen we de totale straling van de zon door het bolvormige oppervlak:

De zon en de aarde op een afstand van 1 AE, de astronomische eenheid. De zon straalt met de temperatuur T_rad. De straal van de aarde R_E en de zonneconstante S zijn ook aangegeven.
Bron: Rainer Reuter, Universiteit van Oldenburg, Duitsland.

De berekende 1378 W/m² ligt dicht bij de eerder geschatte 1500 W/m². De afwijking van de zonneconstante S = 1361  W/m² is slechts ongeveer 1,2%. In de volgende berekeningen zullen we deze waarde van de zonneconstante gebruiken.