Veranderingen in samenstelling van de atmosfeer

Veranderingen in samenstelling van de
atmosfeer
Vulkaanuitbarstingen
Als een vulkaan uitbarst komen er zowel vaste deeltjes (stof, as, gecondenseerde waterdruppels) als
gassen (waterdamp, koolstofdioxide, zwaveldioxide) in de atmosfeer terecht.
Het effect van een vulkaanuitbarsting op het klimaat hangt sterk af van de locatie van de vulkaan en
van de kracht van de uitbarsting. Alleen als het stof de stratosfeer bereikt (boven 10-15 km) kan er
een effect zijn op het klimaat. Bij uitbarstingen in de tropen die krachtig genoeg zijn kan het stof door
opstijgende luchtstromen verder naar omhoog gebracht worden en over de hele wereld verspreid.
Een dergelijke wolk, die voornamelijk bestaat uit zwavelzuur en zwavelverbindingen kan daar enkele
jaren blijven bestaan en gedurende die periode van invloed zijn op het weer en het klimaat in de hele
wereld.
Wat doet vulkanisch stof?
-Er is in de eerste plaats een stralingseffect. Vulkanisch stof schermt de atmosfeer af tegen
zonnestraling.
-Als het stralingseffect groot genoeg is, kan de atmosferische circulatie veranderen.
-Er is ook een effect op wolkenvorming; stofdeeltjes vormen condensatiekernen voor
wolkendruppels.
Het vulkaanstof kan zich lang handhaven in de stratosfeer omdat op die hoogte in de atmosfeer geen
neerslag valt, waarmee het zou kunnen verdwijnen. Bovendien komen daar vrijwel geen verticale
luchtbewegingen voor. Wel kan het vulkaanstof zich geleidelijk met de wind mee in horizontale
richting verspreiden.
De extreem koude omstandigheden in het jaar 1816 worden gerelateerd aan vulkanische activiteit,
meer bepaald aan de uitbarsting van de Tombora in Indonesië in 1815.
Broeikasgassen en aërosolen
Koolstofdioxide (CO2)
Koolstofdioxide is een kleurloos en reukloos gas dat van nature in de atmosfeer voorkomt (ongeveer
0,03 %). Het wordt gebruikt door planten in het proces van fotosynthese. Omgekeerd wordt het door
mens en dier geproduceerd bij de ademhaling.
Koolstofdioxide is een broeikasgas. Omdat het infrarode straling absorbeert kan het de uitstraling
van warmte verminderen.
CO2 is het belangrijkste antropogene broeikasgas. De jaarlijkse emissie ervan is toegenomen van 21
Gt(Gigaton) in 1970 tot 38 Gt in 2004, dat is een toename van 80%. De toename was het sterkst
tussen 1995 en 2004. De stijging van de CO2 concentratie is voornamelijk toe te schrijven aan het
gebruik van fossiele brandstoffen, en in tweede plaats aan de verandering in landgebruik.
Methaan (CH4)
Methaan is na koolstofdioxide het belangrijkste gas dat bijdraagt aan de versterking van het
broeikaseffect door de mens.
Sinds de achttiende eeuw is de hoeveelheid methaan in de atmosfeer scherp toegenomen (met
ongeveer 150%). In de huidige atmosfeer is meer dan de helft van het methaan het gevolg van
menselijk handelen. De belangrijkste nieuwe bronnen zijn de productie en het gebruik fossiele
brandstoffen (kolen, olie, gas), rijstbouw, veeteelt en afvalverwerking. Ook bij bosbranden en uit
bevroren toendra's (smeltende permafrost in Siberië en Canada) komt methaan vrij.
Methaan heeft een CO2-equivalent van 23. Een kilogram methaan veroorzaakt evenveel mondiale
opwarming als 23 kilogram CO2. Toch zijn de totale methaanemissies veel lager dan die van CO2.
Volgens schattingen is methaan verantwoordelijk voor een derde van de huidige opwarming van de
Aarde.
Lachgas (N2O)
Het grootste deel van natuurlijk lachgas (N2O) komt uit oceanen, en de rest wordt uitgestoten uit het
land na productie door bacteriën. Het gas is een bijproduct van het biologische denitrificatie proces
dat onder anaërobe omstandigheden plaatsvindt, en het nitrificatie proces dat onder aërobe
omstandigheden plaatsvindt. Ongeveer een derde van de lachgas emissies worden door menselijk
handelen veroorzaakt. Emissies komen uit landbouwgronden, dierlijke stallen en chemische
bedrijven.
Cfk’s
Cfk’s (chloorfluorkoolwaterstoffen) zijn gassen, bestaande uit verbindingen van koolstofatomen en
fluor of chloor. Deze stoffen worden toegepast als koelvloeistof. Vanwege de persistentie hebben
deze deeltjes het hoogste potentieel voor klimaatverandering. Cfk’s absorberen infrarood in het 8-13
µm spectrum. Ieder CFK molecuul kan een opwarming van de Aarde veroorzaken op het niveau van
tienduizenden CO2 moleculen. In het verleden zijn grote hoeveelheden Cfk’s, zoals CFCl3 en CF2Cl2, in
de atmosfeer terechtgekomen, waar deze lange tijd verblijven. Het gebruik van Cfk’s is momenteel in
veel landen verboden. Veel landen hebben toegezegd emissies te reduceren onder het Montreal
protocol van 1987 over ozonafbrekende stoffen.
Koelende factoren
De temperatuurstijging door de antropogene broeikasgassen wordt in zekere mate tegengewerkt
door een aantal andere factoren die zorgen voor een afkoelen van de planeet.
Ozon is een broeikasgas. Afname van de stratosferische ozonconcentratie kan leiden tot afkoeling
van de aarde.
Toename in de concentratie van troposferische aërosolen (kleine deeltjes en druppeltjes) heeft ook
een effect. Het directe effect is dat aërosolen straling reflecteren, verstrooien en absorberen. Er is
ook een indirect effect op wolkenvorming.
Sulfaat aërosolen hebben waarschijnlijk bijgedragen aan de afkoeling van de Aarde tussen 1945 en
1970.