Bovenlucht wordt kouder in een warmer klimaat

Terwijl de temperatuur dichtbij het aardoppervlak toeneemt door klimaatverandering, neemt de temperatuur boven een hoogte van zo'n 15 kilometer af. De grote verschillen tussen de temperatuurveranderingen op verschillende hoogtes zijn goed te verklaren door de toename van de hoeveelheid CO2 in de lucht. De waargenomen trends vormen een sterke aanwijzing voor de belangrijke rol van CO2 in de snelle opwarming gedurende de laatste veertig jaar.

Steeds koudere bovenlucht

De bovenlucht blijkt snel af te koelen. In de afgelopen veertig jaar is de lucht boven een hoogte van zo’n 15 kilometer tot wel vier keer zo snel afgekoeld als dat het aardoppervlak is opgewarmd. Een recente studie geeft een uitgebreide analyse van veertig jaar aan temperatuurwaarnemingen, van het aardoppervlak tot een hoogte van bijna vijftig kilometer in de bovenlucht (figuur 1). Afkoeling in een opwarmend klimaat klinkt misschien tegenstrijdig, maar juist deze steeds kouder wordende bovenlucht toont goed het effect van een opwarmend klimaat door een toename van broeikasgassen. De nieuwe bovenluchtwaarnemingen geven daarmee een experimentele bevestiging van de werking van het versterkte broeikaseffect.

Rol van broeikasgassen en met name CO2

Broeikasgassen in de atmosfeer houden een deel van de warmte van de aarde vast in plaats van deze door te geven aan de bovenlucht. Door de toename in de hoeveelheid CO2 in de lucht kan de aarde de eigen warmte steeds moeilijker kwijt. De bovenlucht, daarentegen, kan bij een grotere hoeveelheid CO2 de warmte gemakkelijker kwijt, waardoor de temperatuur terplekke daalt. De waarnemingen van de al veertig jaar kouder wordende bovenlucht in combinatie met waarnemingen van een aanhoudend sterke opwarming in de onderste laag  van de atmosfeer blijken nauwelijks anders te verklaren dan door de snel toenemende hoeveelheid CO2 in de lucht.

Grootste onzekerheden tussen de 10 en 25 km hoogte

De afkoeling op verschillende hoogtes wordt goed waargenomen vanuit satellieten  en met weerballonnen (figuur 2). Weerballonnen bereiken een beperkte hoogte en tonen alleen de opwarming in de onderste luchtlagen. De grootste onzekerheden in de temperatuurtrends vinden we in de luchtlagen tussen 10 en 25 km hoogte. Dit komt onder andere door grotere natuurlijke variaties en door veranderingen in de ozonlaag en grootschalige luchtstromingen. Nieuwe satellietwaarnemingen over de afgelopen twintig jaar op basis van radiogolven geven ook op deze tussenliggende hoogtes een steeds nauwkeuriger beeld en tonen steeds preciezer de hoogte waarop de opwarming overgaat in afkoeling.

Tenslotte, het dunner worden van de ozonlaag heeft lange tijd tot een versnelde afkoeling van de bovenlucht geleid. Nu de ozonlaag zich langzaam herstelt vertraagt de afkoeling. Ook dit effect is precies in lijn met een dominante rol van meer CO2 op de waargenomen afkoeling op grote hoogte en de werking van het broeikaseffect.
 

KNMI-Klimaatbericht door Michiel van Weele