Begrippen - definities

Wat is het broeikaseffect?

Diagram van het broeikaseffect
Diagram met lichtenergie (witte pijlen) uitgestraald door de zon, opwarming van het aardoppervlak dat vervolgens de energie uitzendt als warmte (oranje pijlen), die de atmosfeer verwarmt en vervolgens opnieuw wordt uitgestraald als warmte door drie van de broeikasgasmoleculen (water , kooldioxide en methaan) By A loose necktieOwn work, CC BY-SA 4.0, Link

We zeggen dat de Aarde zich in de bewoonbare zone van de Zon bevindt (dat is het gebied waar vloeibaar water aan het oppervlak kan voorkomen). Die zone maakt leven aan het oppervlak mogelijk. Maar de gematigde temperaturen op onze planeet zouden zonder broeikaseffect niet mogelijk zijn. Door dit effect wordt energie van de Zon vastgehouden op de Aarde en blijft de planeet warm.

Het broeikaseffect ontstaat in de atmosfeer van de Aarde. Zichtbaar licht van de Zon maar ook onzichtbaar ultraviolet licht en infrarood licht kan doordringen in de atmosfeer die onze planeet omhuld. Ongeveer 70% van deze energetische golven worden door oceanen, land en atmosfeer geabsorbeerd en ongeveer 30% wordt direct teruggekaatst naar de ruimte.

Bij het opwarmen van het oppervlak van de planeet komt er wat van de infrarode energie vrij die eerder was geabsorbeerd maar die energie kan niet weg door de atmosfeer van de Aarde. In plaats van in de ruimte te verdwijnen blijft deze energie dicht bij de planeet en als gevolg daarvan stijgt de gemiddelde temperatuur. Dit is hetzelfde als de werking van een broeikas die in de winter hitte van de Zon vasthoudt om planten op te warmen.

Zonder atmosfeer zou onze planeet net zo koud en levenloos zijn als de Maan. Onze maan heeft een gemiddelde temperatuur van -153 °C aan de verre zijde. Vanwege het broeikaseffect is de gemiddelde temperatuur op Aarde ongeveer 15 °C).

Broeikasgassen en klimaatverandering

Broeikasgassen bevatten verschillende in de natuur voorkomende moleculen zoals waterdamp, koolstofdioxide, methaan, ozon en stikstofoxides. Maar ook door de mens gefabriceerde moleculen zoals CFK’s. De laatste honderd jaar heeft menselijke activiteit zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, intensieve landbouw en veeteelt, gezorgd voor een grote toename van de concentraties aan broeikasgassen in de atmosfeer van de Aarde. Die concentraties zijn een niveau genaderd waar ze zorgen voor een verandering van het klimaat op Aarde.

Sinds het midden van de 20ste eeuw zijn broeikasgassen die door mensen zijn geproduceerd de grootste boosdoener geweest bij de verandering van het klimaat. Sinds de industriële revolutie is de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer met ongeveer 40% toegenomen van ongeveer 280 ppm naar meer dan 400 ppm (deeltjes per miljoen).

De laatste keer dat de koolstofdioxideconcentraties in de atmosfeer zo hoog waren was tijdens het Plioceen, ongeveer 3 miljoen tot 5 miljoen jaar geleden. Dat is minstens 2,8 miljoen jaar voor de moderne mens over de planeet begon te struinen. Fossielen laten zien dat tijdens het Plioceen er in het Canadese poolgebied bossen groeiden en dat er savannes en bebost terrein voorkwam in wat nu de Sahara woestijn is.

Er zijn mensen die twijfels aan de invloed van de mens op de klimaatverandering maar het bewijs hiervoor is inmiddels overweldigend. Sinds 1850 is de gemiddelde temperatuur aan het oppervlak met 0,8 °C gestegen. De temperatuur van de oceanen bevinden zich nu op het hoogste niveau dat ooit is gemeten.

De komende tientallen jaren wordt er een toename van broeikasgassen verwacht en die kunnen onze gezondheid schaden, leiden tot toenemende droogtes, een bijdrage leveren aan het stijgen van de zeespiegel en ook leiden tot het afnemen van de nationale veiligheid en economisch welbevinden over de gehele wereld.

Het broeikaseffect op andere planeten

Het broeikaseffect is een natuurlijk proces dat ook op andere objecten in het zonnestelsel voorkomt. In sommige gevallen geeft het ons een waarschuwing over hoe dingen uit de hand kunnen lopen. Venus is hier een heel goed voorbeeld van. Venus is ongeveer even groot als de Aarde en niet zo veel dichter bij de Zon.

Miljarden jaren geleden, toen de Zon nog wat koeler en zwakker was, had Venus vermoedelijk een klimaat waarbij er vloeibaar water in oceanen voorkwam. Simulaties suggereren dat de gemiddelde temperatuur van Venus ongeveer 3 miljard jaar lang varieerde tussen 20 °C en 50°C. Met deze temperaturen zou er leven mogelijk zijn geweest op de planeet.

Maar naar mate de Zon ouder werd ging ze helderder schijnen en een overmaat aan waterdamp kwam in de atmosfeer van Venus terecht. Dit potentiële broeikasgas hield de hitte vast en zorgde ervoor dat de temperatuur aan het oppervlak toenam. Dit leidde tot een vicieuze cirkel waarin hogere temperaturen leidden tot nog meer waterdamp in de atmosfeer waardoor de planeet nog verder opwarmde. Dit proces noemen we een op hol geslagen broeikaseffect.

Met het verdampen van de oceanen op Venus kwam er ook een einde aan de plaattektoniek want er was geen water meer dat als smeermiddel kon dienen om de geologische platen te verplaatsen. De enorm dikke atmosfeer heeft mogelijk voor een vertraging van de rotatie van de planeet gezorgd waardoor tegenwoordig een jaar slechts twee dagen kent. Het dichte wolkendek leidde ook tot de enorm hoge oppervlaktetemperaturen van gemiddeld 370 ° Celsius die we tegenwoordig meten. Dat is heet genoeg om lood te laten smelten.

Op Mars zijn broeikasgassen als water en koolstofdioxide in het verleden mogelijk vrijgekomen bij inslagen. Wetenschappers speculeren dat dergelijke inslagen de temperaturen op Mars hoog genoeg hebben doen oplopen zodat er gedurende lange tijd vloeibaar water aan het oppervlak mogelijk was. Mars is echter veel kleiner dan de Aarde, de aantrekkingskracht is veel kleiner. Daarom zijn deze gassen de ruimte in verdwenen en werd Mars de koude en droge wereld zoals we die tegenwoordig kennen.

De maan Titan van Saturnus heeft een dikke atmosfeer van stikstof met een concentratie methaan die ongeveer duizendmaal groter is dan op Aarde. Titan kent ook een broeikaseffect. De Huygens ruimtesonde van de ESA landde in 2005 op Titan en aan de hand van gegevens van deze sonde hebben wetenschappers een beter beeld gekregen hoe methaan infrarode straling met een korte golflengte absorbeert en ze gebruiken die informatie om klimaatveranderingsmodellen voor onze planeet te ontwikkelen.

Men gaat er van uit dat het broeikaseffect planeten in andere stersystemen opwarmt. Veel astronomen hebben het over een smalle bewoonbare zone rond een ster. Het gebied waar een planeet op de perfecte afstand is van zijn ster om vloeibaar water aan het oppervlak te kunnen hebben. Die zone ligt op ongeveer 0,95 tot 1,4 maal de afstand tussen de Aarde en de Zon. Echter er zijn astronomen die zeggen dat die modellen veel ruimer gezien moeten worden. Een dikke atmosfeer van moleculair waterstof, dat een mogelijk broeikasgas is, kan een planeet een gematigde temperatuur geven op zelfs 15 maal de afstand Aarde – Zon.

 

Eerste publicatie: 29 januari 2020
Bron: space.com