Het ECMWF, European Centre for Medium‑Range Weather Forecasts, liet onlangs het jaarrapport 2024 verschijnen. In de inleiding is de volgende alinea te lezen:
“Since the 1980s, Europe has been warming twice as fast as the global average, making it the fastest‑warming continent on Earth. This is due to several factors, including the proportion of European land in the Arctic, which is the fastest‑warming region on Earth, changes in atmospheric circulation that favour more frequent summer heatwaves, and a reduction in aerosol emissions.”
Kort samengevat: Europa warmt sneller op dat de wereld als geheel. Maar de belangrijkste oorzaak van die recente opwarming in Europa wordt hier vergeten, namelijk de grote opwarming als gevolg van afnemende bewolking.
Fig.1 Data: KNMI daggegevens
Figuur 1 toont de gemiddelde jaartemperatuur in De Bilt van 1901 t/m 2024. Zoals de grafiek laat zien is er tot eind jaren 1980 geen sprake van een toename van de temperatuur in De Bilt. Rond 1990 is er sprake van een flinke temperatuursprong, gevolgd door een gestaag stijgende temperatuur. Daar heb ik hier, hier en hier wel eens over geschreven. Die trendbreuk is het gevolg van een paar factoren. De eerste is een snelle verandering van de luchtcirculatie op het noordelijk halfrond.
Fig.2 Bron: Hoogeveen et al 2022
Hoogeveen et al (2022) analyseerden die verandering van luchtcirculatie op de temperatuur in ons land en zagen een afname in de winter van de maritieme luchtsoorten van de ‘koude hoek’ (N, NW) naar de ‘zachte hoek’ (W, ZW). Zie figuur 2.
De tweede factor is ‘brightening’ als gevolg van afname van aerosolen in sterk geïndustrialiseerde gebieden. De derde factor, en voor Nederland en de rest van West Europa wellicht de belangrijkste factor, is de sterke toename van de instraling door de zon.
Fig.3 Data: KNMI daggegevens
Medio 1957 komen data van de zon-instraling op station De Bilt beschikbaar. Die zijn in figuur 3 vanaf 1958 afgebeeld. Ook hier, net zoals in figuur 1, een trendbreuk rond 1990. Dat die toename van het zonlicht zeer groot is bewijzen de cijfers. De toename is vanaf 1990 maar liefst 15 W/m2! Om een idee te geven hoe groot het effect is op de temperatuur op het land gebruik ik de Stefan-Boltzmannwet, die de relatie tussen stralingsflux en temperatuur beschrijft. Ik ga er voor het gemak van uit dat alle andere factoren (zoals albedo, atmosferische effecten, en warmte-uitwisseling) gelijk blijven, en dat de aarde zich gedraagt als een zwarte straler.
De Stefan-Boltzmann-wet stelt: F=σT4 , waarbij F de binnenvallende straling (240 W/m2) is, σ een constante en T de temperatuur in Kelvin. Zonder atmosfeer (en dus ook zonder broeikaseffect) zou dat betekenen dat de temperatuur van de aarde gemiddeld 255 K zou zijn , dat is -18 °C. Die T is momenteel gemiddeld +15 °C, dus het atmosfeereffect is +33 °C.
Door die extra gemeten instraling in De Bilt van 15 W/m2 kom je dan niet op 255 K uit maar op 258,7 K, dus een stijging van 3,7 °C voor de aarde gemiddeld. Maar omdat land sneller opwarmt dan water en oceanen 70% van het aardoppervlak uitmaken, schat ik dat die 3,7 °C mag vermenigvuldigen met 1,5 a 2. Dan wordt de temperatuurstijging op het land (zonder atmosfeer) door die toename van de straling van de zon dus 5,6 a 7,4 °C.
In werkelijkheid spelen feedbackmechanismen zoals wolken, albedo-veranderingen (reflectie) en atmosferische en oceanische circulatie een grote rol, die de temperatuurverandering kunnen versterken of dempen. Ik lees in figuur 1 af dat de temperatuurstijging van 1990 t/m 2024 in De Bilt ongeveer 1,5 °C was, en dus aanmerkelijk lager dan die 5,6 tot 7,4 °C. Dat betekent dat de verschillende feedbacks vooral een dempend effect hebben (gehad) op de temperatuurverhoging in Nederland. Ik denk met name aan verdamping, maar ook de nabijgelegen zee en oceaan hebben via luchtcirculatie een dempende invloed op de temperatuur in Nederland.
Fig.4 Data: KNMI
Wat is de oorzaak van het feit dat de hoeveelheid inkomende zonnestraling de afgelopen decennia zoveel groter geworden is? De belangrijkste is te zien in de grafiek van figuur 4. De oranje lijn is de gemiddelde Q (instraling in W/m2) per jaar, de blauwe lijn toont het aantal zonuren (SQ) per jaar. Beide lijnen vallen bij perfect over elkaar. De correlatiecoëfficiënt r2 = 0,9, Dat betekent dat de variantie van Q voor 90% verklaard kan worden door SQ. Dat effect kennen we allemaal, als je in de zon zit en er schuift een wolk voor de zon. Die zonuren zijn een mooie proxy voor de bewolkingsgraad. De afname van bewolking is vooral een gevolg van de gewijzigde luchtcirculatie, waarbij met name in de lente en zomer vaker/langer hogedrukgebieden boven West-Europa hangen.
Fig.5 Bron: CERES
Wat bij het zonniger worden van Nederland (en de rest van Europa) wellicht ook een handje heeft meegeholpen is het feit dat ook op mondiale schaal de bewolking afgenomen is. Die afname van bewolking (1983-2024) in Europa wordt wel getoond in het ECMWF rapport, zie figuur 6. Maar de gevolgen daarvoor op de instraling van de zon de afgelopen decennia en daardoor op de temperatuurontwikkeling in Europa krijgen merkwaardig genoeg geen aandacht in het rapport.
Fig.6 Bron: ECMWF rapport 2024
Vorig jaar schreef ik over de satellietdata van CERES. Die satellieten meten sinds juni 2000 de inkomende en uitgaande straling aan de bovenzijde van de atmosfeer (TOA). Als we in figuur 5 naar de gele pijlen kijken dan komt er 340 W/m2 aan zonnestraling binnen en gaat daarvan 99 W/m2 ongebruikt weer uit als gevolg van reflectie.
Die 99 W/m2 uitgaande kortgolvige straling is afkomstig van drie reflectiebronnen: de bovenzijde van wolken (46 W/m2), aerosolen (30 W/m2) en het aardoppervlak (23 W/m2). In de figuur is alleen dat laatste getal weergegeven, De andere twee waarden heb ik berekend, zie hier. Wolken zijn dus aan de kortgolvige zijde (zonlicht) van de energiebalans de belangrijkste reflector.
Fig.7 Data: CERES
De CERES metingen laten zien dat de totale uitgaande (gereflecteerde) kortgolvige straling in de tijd afgenomen is met -2,24 W/m2 (figuur 7). Omdat de inkomende hoeveelheid zonnestraling in de tijd ongeveer gelijk blijft, mag je concluderen dat minder gereflecteerd zonlicht betekent méér zonlicht dat de aarde verwarmt. Die 2,24 W/m2 is ruim 2x de geschatte toename van de forcing door gestegen CO2 sinds 1979 (NOAA)!
Fig.8 Data: CERES
Een van de mooie dingen van de CERES data is dat er een onderscheid gemaakt kan worden in meetdagen zónder (clear sky) en mét wolken. Figuur 8 laat de reflectie van wolken zien (CRE), en die neemt in de tijd wat af. In de getoonde periode was die afname -1,04 W/m2. Dat betekent dat het wolkeffect afgenomen is. Het nog missende deel van de reflectie (2,24 – 1,04) moet dus afkomstig zijn van de afgenomen reflectie op aerosolen en/of aardoppervlak. Overigens laten de CERES data óók aan de langgolvige kant van de energiebalans de afname van wolken zien.