Het klimaat beïnvloed wolken, maar ook andersom

Koele lucht

De afgelopen dagen was het op veel plaatsen bewolkt. Dit uitte zich direct in een veel koelere periode. De zon was in dit geval niet sterk genoeg om door de bewolking heen te komen en dit te doen oplossen. De invloed van de wolken op de temperatuur van de lucht was direct voelbaar. Tegelijkertijd heeft de bewolking ook een opwarmend effect. Dit is te merken wanneer er bijvoorbeeld een bewolkte nacht is. Het temperatuurverschil tussen de dag en de nacht is dan vaak minder groot dan wanneer het een heldere nacht is. Het netto effect van deze processen bepaalt uiteindelijk of de atmosfeer afkoelt op juist opwarmt.

Stralingsbalans

Het proces begint wanneer de zonnestraling de atmosfeer binnenkomt. Deze zonnestraling zorgt overdag voor de meeste weerfenomenen en voor het temperatuur verschil van de dag en nacht. Deze straling wordt voor een deel weerkaatst (dit wordt ook wel het albedo-effect genoemd), en voor een deel geabsorbeerd door het aardoppervlak. Hierdoor wordt het aardoppervlak verwarmd. De aarde straalt zelf ook warmte uit, alleen kunnen we deze straling niet zien omdat dit uit infrarode straling bestaat. Deze straling bevat echter wel veel warmte. Het netto effect van de in-en uitgaande straling wordt ook wel de stralingsbalans genoemd. Wanneer deze positief is, warmt het aardoppervlak op. Is deze negatief, koelt het juist af, zoals in de nacht gebeurt.

Atmosfeer warmt de aarde op

Verschillende deeltjes in de lucht kunnen ook ervoor zorgen dat straling van de zon of de aarde wordt geabsorbeerd of weerkaatst. Ook hebben deeltjes in de atmosfeer de capaciteit om deze straling weer uit te zenden. Dit zijn ook wel broeikasgassen, zoals CO2. Maar ook waterdamp en waterdruppels hebben dit effect. Wolken zitten vol met deze stoffen. Over het algemeen zorgen meer deeltjes in de atmosfeer ervoor dat de uitgaande straling van het aardoppervlak wordt vastgehouden en weer terug wordt uitgestraald of gereflecteerd naar de aarde en de atmosfeer. Dit wordt ook wel het broeikaseffect genoemd. Hoeveel en waar deze deeltjes zich bevinden, bepaalt wat het uiteindelijke effect op de temperatuur zal zijn.

Soort wolk maakt verschil

Waar een wolk zich bevindt, heeft een groot effect op de temperatuur. Wolken die zich hoog in de atmosfeer bevinden op een hoogte van 6 tot 12 kilometer, warmen de atmosfeer eronder meer op dan dat ze afkoelen. Dit soort bewolking heet ook wel cirruswolken. Cirruswolken zijn zo dun dat ze de straling van de zon wel doorlaten, maar de straling die de aarde uitzendt niet. De warmte van de aarde wordt vastgehouden en voor een deel weer uitgestraald, wat tot netto meer energie naar de aarde toe leidt. Wolken die zich laag in de atmosfeer bevinden, worden wel stratuswolken genoemd en koelen de lucht die er onder zit juist meer af. De straling van de zon laten deze wolken namelijk in veel mindere mate door. Stratuswolken zijn erg dik en daardoor redelijk goed in het weerkaatsen van het zonlicht. Ook zijn deze wolken relatief warm omdat ze zich zo laag in de atmosfeer bevinden. Dit zorgt ervoor dat er netto meer straling uit de lucht eronder gaat dan dat er inkomt.

Dit effect komt doordat hogere wolken kouder zijn, en dus ook minder warmte kunnen uitstralen. Deze wolken bestaan vrijwel geheel uit ijsdeeltjes. Omdat ze zo koud zijn, stralen ze niet veel warmte uit, terwijl er meer zonnestraling door de cirruswolken richting de aarde gaat. Het klinkt dus erg tegenstrijdig, maar hoe hoger en kouder een wolk is, hoe groter het opwarmende effect ervan.

Effect van verschillende wolken op de temperatuur. Bron: buienradar.nl

Afkoeling door bewolking in de zomer

De hoeveelheid inkomende en uitgaande straling fluctueert gedurende een jaar. Dit is te zien door het verschil in temperatuur in een jaar, en in het effect van de bewolking. In de zomer kan het bijvoorbeeld ineens flink afkoelen wanneer er een wolk voor de zon schuift, terwijl dit in de winter voor opwarming kan zorgen. Dit komt doordat er in de zomer meer zonnestraling de atmosfeer inkomt dan er infrarode straling door de aarde wordt uitgezonden. De hoeveelheid straling die de aarde uitzendt blijft gedurende een jaar namelijk nagenoeg hetzelfde. In de zomer zijn de dagen echter langer en de zonnestraling is intenser. Hierdoor is de stralingsbalans in de zomer positief en warmt het aardoppervlak op. In de zomer zorgt een wolk voor de zon er dus voor dat er meer inkomende straling wordt geblokkeerd dan dat er door het aardoppervlak wordt uitgezonden, waardoor het afkoelt.

Opwarming door bewolking in de winter

In de winter is het juist andersom. Dan komt er minder straling de atmosfeer in dan er door de aarde wordt uitgezonden. De dagen zijn korter en de zonnestraling is minder intens. Het effect van opwarming door de wolken is in de winter dus groter. Dit is ook ’s nachts het geval. Dan is er helemaal geen zonnestraling die het aardoppervlak kan opwarmen. Wolken zorgen in dit geval alleen ervoor dat er meer straling die door de aarde wordt uitgezonden, wordt geabsorbeerd en terug naar de aarde gaat, wat tot opwarming leidt. Hierbij komt dat in de winter en onder bepaalde omstandigheden de zon niet altijd de capaciteit heeft om de bewolking te doen oplossen. Vooral laaghangende bewolking blijft langer aanwezig. Deze bewolking zorgt meestal juist voor afkoeling. Het systeem is dus erg complex en is afhankelijk van verschillende factoren.

Netto effect van wolken op het klimaat

Wat het netto effect is van alle wolken op het klimaat, is een ingewikkelde vraag. De meest overtuigende conclusie is dat wolken uiteindelijk een groter afkoelend dan een opwarmend effect hebben op het klimaat. Dit heeft er hoogstwaarschijnlijk mee te maken dat het effect van weerkaatsing van het zonlicht -ook wel het albedo effect genoemd- hoger is dan het broeikaseffect wat wolken hebben. Er wordt dus netto meer zonnestraling, en dus warmte, weerkaatst dan dat er straling van de aarde wordt geabsorbeerd door de wolken.