Wolken zijn zeer bepalend voor de warmtehuishouding op een gemiddelde dag of nacht. Is het ’s nachts bewolkt, dan zal het meestal maar weinig afkoelen ten opzichte van dagtemperatuur. En overdag houdt de bewolking de zon tegen en warmt het weinig op. Nu is het wel zo dat de dikte van het wolkendek hierbij wel bepalend is. Hoe dikker de wolken, hoe minder zonnewarmte de aarde bereikt. Als de wolken zo bepalend zijn voor het weer op een plek, welke invloed hebben ze op de temperatuurhuishouding op aarde?
Warmtestraling
De zon voorziet de aarde van energie en de aarde verliest op haar beurt energie door warmte uit te stralen naar het heelal. Dit gaat in de vorm van infraroodstraling. Infraroodstraling kun je niet zien, maar wel voelen: warmte. Het wordt daarom ook vaak warmtestraling genoemd. Deze warmtestraling zorgt er voor dat de lucht overdag wordt opgewarmd. Het is dus niet zo dat de zon overdag de lucht direct opwarmt, maar eerst het aardoppervlak, waarna deze warmte uitstraalt waardoor de lucht opwarmt.
De wolken
Wolken spelen een grote rol in de warmtehuishouding op aarde. Wolken houden niet alleen zonnestraling tegen, ze weerkaatsen ze, maar nemen ook warmte op om deze zelf weer uit stralen. Kortom, ze bepalen mede de temperatuur op aarde.
Lage wolken houden zonnestraling tegen (reflectie). Geen wolken, volop instraling (foto: Schiphol, Michelle Tuip)
Reflector
Wolken werken als een soort reflector en weerkaatsen zonlicht, terug de ruimte in. Zonder wolken zou er minder zonlicht weerkaatst worden. Ze zijn immers wit, waardoor zonlicht perfect weerkaatst wordt. Wolken hebben hiermee een afkoelend effect. Dat voel je direct als een wolk voor de zon schuift.
Bij een onbewolkte situatie is de instraling van de zon maximaal, evenals de uitstraling en opwarming van de aarde. Bij hoge wolken is de instraling hoog en houden de wolken tegelijkertijd de warmte vast. Bij lage wolken is de reflectie hoog en de instraling van de zon laag. Een verkoelend effect.
Absorptie
Maar wolken houden ook warmtestraling (van de aarde) tegen, net als broeikasgassen dat doen. Sterker nog, wolken absorberen nagenoeg alle warmte die door het aardoppervlak wordt uitgestraald. Het klinkt misschien verwarrend, maar de wolken stralen deze warmte weer uit en dat zorgt voor een opwarmend effect. Dat merk je vooral ’s nachts; tijdens een bewolkte nacht koelt het nauwelijks af. Meer absorptie van warmtestraling door wolken, meer uitstraling door de wolken en daarmee een opwarmend resultaat.
Lage bewolking houden zonnstraling tegen, ofwel kaatsen 't terug. Lage wolken hebben overdag een verkoelend effect. In de nacht werkt de bewolking juist als een deken en houdt de warmte vast (foto: Den Helder, Nel van Es)
Hoge- en lage wolken
In de weerkunde kennen we verschillende typen wolken. Deze zijn onderverdeeld in verschillende niveaus; laag, middelbaar en hoog. We beperken ons voor dit onderwerp gemakshalve tot de lage en hoge wolken. Lage wolken, zoals cumulus en stratocumulus, zijn doorgaans relatief dikke wolken. Ofwel, deze wolken laten relatief weinig zonnestraling door en er wordt veel zonlicht gereflecteerd. Deze wolken hebben dan ook een afkoelend effect.
De dikkere bewolking licht door het zonlicht wit op en is een perfecte reflector van zonnestraling (satellietfoto van 18-03-2024, bron NASA)
Hoge wolken, zoals cirrus, zijn daarentegen veelal dun en laten een groot deel van de zonnestraling door. De zonne-instraling is onder deze omstandigheden dan ook groot. De hoge wolken zorgen voor een sterker opwarmend effect. Misschien klinkt het wat vreemd, want de hoge wolken zijn toch kouder? Immers op de hoogtes waar Cirrus-wolken voorkomen is het al gauw -40 tot -50 graden C. Toch is het zo dat het opwarmend effect van deze wolken groter is dan bij lage wolken.
Sluierwolken, of Cirrus laten zonnestraling volop door en houden vervolgens de warmte-uitstraling van de aarde in de atmosfeer vast. (foto: Lioessens, Tim Zijlstra)
Dat zit zo. De wolk absorbeert niet alleen warmtestraling, maar zendt zelf ook weer straling uit. Daarbij geldt dat hoe hoger de temperatuur van de wolk, hoe meer warmte wordt uitgestraald. Hoge wolken zijn kouder, dus stralen ze minder warmte uit. Tegelijkertijd houden de hoge wolken wel de warmte in de luchtlaag daaronder vast, met een opwarmend effect als gevolg.
Door menselijk toedoen warmt de aarde versneld op. Sommige wolken zijn niet natuurlijk ontstaan - waaronder contrails of vliegtuigstrepen. Wanneer deze uitsmeren en een sluierdeken vormen, veroorzaken deze een opwarmend effect. (foto: Zandvoort, Gerard Boukes)
De opwarming van de aarde heeft effect op wolken
Wolken hebben invloed op de temperatuur, maar worden op hun beurt ook weer door de temperatuur beïnvloed. Hoe wolken reageren op de opwarming is daarmee een belangrijke vraag, want dat kan de opwarming dempen (negatieve terugkoppeling) of juist versterken (positieve terugkoppeling). Volgens de laatste inzichten neemt de bewolking over de subtropische oceaan af naarmate de aarde verder opwarmt. Dat zorgt vooral voor minder reflectie van zonnestraling en dus extra opwarming. De hogere wolken komen nog hoger te liggen, de luchtlaag daaronder groter en warmer. De hogere wolken zijn op grotere hoogte ook nog eens kouder. Al met al wordt het broeikaseffect sterker, waarmee het extra opwarmt. Op hogere breedtegraden verandert de samenstelling van de wolken in een warmer klimaat. De wolken zullen naar verwachting uit minder ijskristallen en meer waterdruppels bestaan, waardoor de wolk meer zonlicht reflecteert. Dit zorgt juist voor afkoeling.
Het netto-effect van deze veranderingen is waarschijnlijk dat wolken de opwarming, die vooral door menselijke uitstoot van broeikasgassen wordt veroorzaakt, versterken.
(bron: KNMI)
