Het is heel waarschijnlijk dat wolken de opwarming van de aarde zullen versterken. Dat vermoeden hing al langer in de lucht. Nu onderbouwen onderzoekers het overtuigend met nieuwe analyses van satellietmetingen van de wereldwijde bewolkingsomstandigheden.
CO2 en andere door de mens uitgestoten broeikasgassen zorgen ervoor dat de aarde opwarmt. Met klimaatmodellen proberen wetenschappers te voorspellen met hoeveel graden de temperatuur wereldwijd stijgt bij de uitstoot van bepaalde hoeveelheden broeikasgassen. Een van de grote onzekerheden in deze modellen zijn wolken.
De rol van wolken kan groot zijn, maar is complex. Ze kunnen voor extra opwarming zorgen door als een isolerende deken de warmte van de aarde vast te houden. Maar ze kunnen ook een koelend effect hebben door het warme zonlicht te weerkaatsen voordat dit het aardoppervlak bereikt.
Veranderende wolken
Welk effect een wolk heeft, is afhankelijk van de samenstelling (water of ijs), vorm, hoogte, dikte en het moment van de dag. Een bewolkte zomerse dag is veel koeler dan een onbewolkte, maar een bewolkte winternacht is veel minder koud dan wanneer de nachtelijke hemel helder is.
‘We verwachten bovendien dat de eigenschappen van wolken veranderen als de atmosfeer opwarmt ten gevolge van de door de mens veroorzaakte CO2-uitstoot’, mailen Paulo Ceppi en Peer Nowack van Imperial College London. ‘En die veranderingen kunnen de opwarming van de aarde vervolgens versterken of dempen.’ Dit is waar de onzekerheid om de hoek komt kijken.
Wat er precies met de wolken zal gebeuren, is moeilijk te zeggen. De processen die de veranderingen veroorzaken, zijn lastig te vatten in voorspellende modellen. Zo kunnen wolken meer uit vloeibaar water gaan bestaan dan uit ijskristallen. En juist het vloeibare water weerkaatst het zonlicht goed, wat de opwarming dempt. Maar wolken kunnen ook dikker en hoger worden, waardoor sommige de warmte beter vasthouden zodat ze de opwarming juist versterken.
Een van de belangrijkste vragen is wat er gebeurt met de relatief laaghangende, helder witte wolken. Die weerkaatsen namelijk zonlicht en hebben dus een koelend effect. De meeste klimaatmodellen voorspellen dat deze ‘lage wolken’ gaan krimpen. Daardoor zou de rol van hogere wolken, die de warmte juist vasthouden, toenemen. De opwarming van de aarde wordt dan versterkt. Maar er zijn ook klimaatwetenschappers met modellen die voorspellen dat die krimp zal meevallen en dat deze lage wolken de opwarming zullen dempen.
Satellietwaarnemingen
Omdat het modelleren van veranderende wolken zo complex is, besloten Cappi en Nowack het anders aan te pakken. ‘We hebben ons gericht op verbanden die we rechtstreeks uit recente, wereldwijde satellietwaarnemingen kunnen afleiden.’ Dit waren bijvoorbeeld verbanden tussen de eigenschappen van bewolking en temperatuur, luchtvochtigheid en wind.
De onderzoekers gebruikten machine-learning-methodes (een tak van kunstmatige intelligentie) om de verbanden uit de satellietwaarnemingen te analyseren. Zo konden ze een beter inschatting maken van de manier waarop wolken veranderen als de aarde opwarmt.
‘Hiermee konden we bevestigen dat de lage wolken inderdaad zullen krimpen en dat de rol van hoge bewolking toeneemt’, schrijven Capi en Nowack. ‘Dit bracht ons tot de conclusie dat wolken vrijwel zeker de opwarming van de aarde zullen versterken.’ Hun resultaten duiden er ook op dat de aarde 3,2 graden Celsius zal opwarmen als de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer verdubbelt ten opzichte van de CO2-concentratie aan het begin van de industriële revolutie.
‘Dit onderzoek is een stap vooruit’, mailt theoretisch meteoroloog Johannes Quaas van de Universiteit van Leipzig. Hij was niet betrokken bij het onderzoek. ‘De resultaten zijn niet erg onverwacht. Maar dankzij het machine-learning-aspect is deze studie erg nuttig als brug tussen de modellen en (satelliet)data.’
