Stof speelt met wolken

Saharastof, roetdeeltjes uit verbrandingsgassen, stuifmeel, zeezout; de lucht zit vol met kleine stofdeeltjes. Die kleine, zwevende deeltjes worden ook wel aerosolen of fijnstof genoemd. Ze beïnvloeden het klimaat voornamelijk doordat ze zonlicht verstrooien of absorberen. Ook beïnvloeden ze de vorming en eigenschappen van wolken. Hoe precies? Metingen tijdens de overkomst van saharastof bieden een inkijkje.

Wolkenhoogtemeters zien saharastof met wolken spelen 

Saharastof trok 12 april over ons land. Niet zoveel als op 16 maart, maar genoeg om duidelijk zichtbaar te zijn in metingen met de KNMI-wolkenhoogtemeters (figuur 1). Een wolkenhoogtemeter stuurt een laserpuls recht omhoog en meet wat er terugkomt. Hieruit kun je afleiden op welke hoogte er materiaal in de lucht zweeft dat het laserlicht reflecteert.  

Op 12 april zien we een dikke stoflaag over meetlocatie Cabauw trekken tussen 2 en 5 kilometer hoogte (lichtblauwe kleuren in figuur 1). Bewolking is te zien in het wit en de hoge cirrusbewolking in lichtbruine en groene kleuren. Waar de bewolking in contact komt met de stoflaag vormt de wolk uitstulpingen naar beneden. Dit is de aanzet voor vorming van neerslag onder invloed van het saharastof. Dit soort waarnemingen bewijst dat aerosolen wolken- en neerslagvorming beïnvloeden. 

Indirecte invloed van aerosolen op het klimaat 

Aerosolen beïnvloeden indirect het klimaat doordat ze de hoeveelheid en de eigenschappen van wolken veranderen. Aerosolen vormen condensatiekernen waarop waterdruppeltjes ontstaan. Wolken die ontstaan in lucht met veel aerosolen bevatten meer en kleinere druppeltjes dan wolken in schone lucht en verstrooien daardoor meer zonlicht. Ze hebben daardoor een sterker, koelend effect op het klimaat. Satellietopnames van wolken die ontstaan in de vervuilde lucht achter scheepsuitlaten laten dit duidelijk zien (figuur 2).  

Directe invloed van aerosolen op het klimaat 

Naast de indirecte invloed via bewolking beïnvloeden aerosolen ook direct het klimaat doordat ze zonlicht verstrooien of absorberen. De hoeveelheid zonlicht die op het aardoppervlak valt vermindert en koelt daardoor af. De grotere deeltjes verstrooien de warmtestraling die van het aardoppervlak afkomt en hebben daardoor een opwarmend effect.  

Afhankelijk van het soort aerosolen, dus de chemische samenstelling en de grootte van de deeltjes, is de interactie met zonlicht anders. Woestijnstof bijvoorbeeld, verstrooit voornamelijk het zonlicht. De pluim met saharastof die op 16 maart over Nederland dreef, hield zoveel zonlicht tegen dat de temperatuur aan de grond een paar graden lager was dan in de weersverwachting werd aangegeven. Dit komt omdat de weermodellen nog onvoldoende rekening houden met de aanwezigheid van grote hoeveelheden stof. 

Ook het netto-effect van door de mens uitgestoten aerosolen is afkoelend door verstrooiing van het zonlicht. Sulfaat-aerosolen komen bijvoorbeeld vrij bij de verbranding van fossiele brandstoffen en koelen het klimaat voornamelijk in de regio van de uitstoot waar de concentraties het hoogst zijn (figuur 3).  

Klimaatmodellen houden rekening met aerosolen 

Klimaatmodellen zijn alleen in staat de ontwikkeling van de wereldgemiddelde temperatuur sinds 1850 goed te beschrijven als ook het netto koelende effect van de door de mens uitgestoten aerosolen wordt meegenomen. Volgens het laatste IPCC rapport zou de wereld zonder het koelende effect van de aerosolen 1,8 graden zijn opgewarmd door de toename in broeikasgassen CO2 en methaan in plaats van de waargenomen 1,1 graden. Het directe effect van aerosolen is relatief goed te modelleren, over de grootte van het indirecte aerosol effect en hoe dit te modelleren bestaat nog veel onzekerheid. Hier wordt ook bij het KNMI veel onderzoek naar gedaan. Metingen tijdens de overkomst van saharazand zijn hierbij heel nuttig. 

KNMI-klimaatbericht door Frank Selten en Arnoud Apituley