International Satellite Cloud Climatology Project ISCCP

NASA Goddard Institute for Space Studies

Klimaatwetenschap en wolken

Om het klimaat voor de komende decennia te kunnen voorspellen, moeten we veel aspecten van het klimaatsysteem begrijpen, waaronder de rol van wolken bij het bepalen van de gevoeligheid van het klimaat voor verandering. Wolken beïnvloeden het klimaat, maar veranderingen in het klimaat beïnvloeden op hun beurt de wolken. Deze relatie zorgt voor een ingewikkeld systeem van klimaatterugkoppelingen, waarbij wolken de aardstralen en waterhuishoudingen moduleren.
- Wolken koelen het aardoppervlak af door binnenkomend zonlicht te reflecteren.
- Wolken verwarmen het aardoppervlak door de warmte die van het oppervlak wordt uitgestraald te absorberen en weer terug te stralen naar het oppervlak.
- Wolken verwarmen of koelen de aardatmosfeer door de warmte die van het oppervlak wordt uitgestraald te absorberen en uit te stralen naar de ruimte.
- Wolken verwarmen en drogen de aardatmosfeer en leveren water aan het oppervlak door de vorming van neerslag.
- Wolken ontstaan zelf door de bewegingen van de atmosfeer die veroorzaakt worden door de opwarming of afkoeling van straling en neerslag.

6. Klimaatwetenschap en wolken: computer modellen aangaande het klimaat
Omdat er zoveel mogelijkheden voor verandering zijn, moeten klimatologen weten hoe wolken over de hele aarde op het klimaat reageren. Het bepalen van die respons vraagt om computermodellen van het wereldklimaat, waarmee die veranderende omstandigheden kunnen worden onderzocht. Klimaatmodellen zijn verzamelingen van wiskundige vergelijkingen die de eigenschappen van de aardatmosfeer op verschillende plaatsen en tijdstippen beschrijven, evenals de manier waarop deze eigenschappen kunnen veranderen.

De uitdaging voor klimaatmodellen is om rekening te houden met de belangrijkste fysische processen - met inbegrip van de dynamiek van de wolken en hun complexe interacties - nauwkeurig genoeg om klimaatvoorspellingen van tientallen jaren in de toekomst te kunnen doen. Wanneer in hedendaagse modellen informatie wordt ingevoerd over de huidige toestand van de aarde - de grootte, vorm en topografie van de continenten; de samenstelling van de atmosfeer; de hoeveelheid zonlicht die de aarde raakt - ontstaat een kunstmatig klimaat dat wiskundig lijkt op het echte klimaat: hun temperaturen en winden zijn nauwkeurig tot op ongeveer 5%, maar hun wolken en neerslag zijn slechts tot op ongeveer 25-35% nauwkeurig. Zulke modellen kunnen wel vrij nauwkeurig de temperaturen en winden van het weer voor meerdere dagen vooruit voorspellen als ze informatie over de huidige omstandigheden krijgen.

Maar een dergelijke foutmarge is veel te groot om een betrouwbare voorspelling te kunnen doen over de klimaatverandering, zoals de opwarming van de aarde, die het gevolg is van de toenemende hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer. Een verdubbeling van de hoeveelheid kooldioxide (CO₂) in de atmosfeer, die naar verwachting in de komende 50 tot 100 jaar zal plaatsvinden, zal naar verwachting de stralingsbalans aan de oppervlakte met slechts ongeveer 2 procent veranderen.

Volgens de huidige klimaatmodellen kan zo'n kleine verandering de gemiddelde oppervlaktetemperatuur op aarde echter met 2-5°C verhogen, met mogelijk dramatische gevolgen. Als een verandering van 2 procent zo belangrijk is, dan moet een bruikbaar klimaatmodel nauwkeurig zijn tot ongeveer 0,25 procent. De modellen van vandaag moeten dus worden verbeterd met een honderdvoudige nauwkeurigheid, een zeer uitdagende taak. Om een veel beter inzicht te krijgen in wolken, straling en neerslag, en ook in vele andere klimaatprocessen, hebben we veel betere waarnemingen nodig.

Vertaald met DeepL Translator
terug naar het klimaat in het licht van de eeuwigheid

Oospronkelijk artikel van de NASA

In order to predict the climate several decades into the future, we need to understand many aspects of the climate system, one being the role of clouds in determining the climate's sensitivity to change. Clouds affect the climate but changes in the climate, in turn, affect the clouds. This relationship creates a complicated system of climate feedbacks, in which clouds modulate Earth's radiation and water balances.
- Clouds cool Earth's surface by reflecting incoming sunlight.
- Clouds warm Earth's surface by absorbing heat emitted from the surface and re-radiating it back down toward the surface.
- Clouds warm or cool Earth's atmosphere by absorbing heat emitted from the surface and radiating it to space.
- Clouds warm and dry Earth's atmosphere and supply water to the surface by forming precipitation.
- Clouds are themselves created by the motions of the atmosphere that are caused by the warming or cooling of radiation and precipitation.

6. Cloud climatology: computer climate models
Because there are so many possibilities for change, climatologists must know how clouds over the entire Earth will respond. Determining that response calls for computer models of the global climate that can explore changing conditions. Climate models are sets of mathematical equations that describe the properties of Earth's atmosphere at discrete places and times, along with the ways such properties can change.

The challenge for climate models is to account for the most important physical processes, including cloud microphysics and cloud dynamics, and their complex interactions accurately enough to carry climatic predictions tens of years into the future. When contemporary models are given information about Earth's present condition - the size, shape and topography of the continents; the composition of the atmosphere; the amount of sunlight striking the globe - they create artificial climates that mathematically resemble the real one: their temperatures and winds are accurate to within about 5%, but their clouds and rainfall are only accurate to within about 25-35%. Such models can also accurately forecast the temperatures and winds of the weather many days ahead when given information about current conditions.

Unfortunately, such a margin of error is much too large for making a reliable forecast about climate changes, such as the global warming will result from increasing abundances of greenhouse gases in the atmosphere. A doubling in atmospheric carbon dioxide (CO₂), predicted to take place in the next 50 to 100 years, is expected to change the radiation balance at the surface by only about 2 percent.

Yet according to current climate models, such a small change could raise global mean surface temperatures by between 2-5°C (4-9°F), with potentially dramatic consequences. If a 2 percent change is that important, then a climate model to be useful must be accurate to something like 0.25%. Thus today's models must be improved by about a hundredfold in accuracy, a very challenging task. To develop a much better understanding of clouds, radiation and precipitation, as well as many other climate processes, we need much better observations.
terug naar het klimaat in het licht van de eeuwigheid

terug naar het weblog

^