Rudolf Cole
0 
2454
142
Misschien heb je ooit geleerd dat 'warme lucht stijgt en koele lucht zakt'. Maar dat is niet altijd waar.
Dat komt omdat het drijfvermogen van lucht - het vermogen om te stijgen - wordt bepaald door zowel de temperatuur als de hoeveelheid waterdamp die het bevat. Droge lucht bevat meestal de elementen stikstof en zuurstof, samengevoegd tot verschillende moleculen. Waterdamp is minder dicht dan deze zware moleculen; in vochtige lucht neemt waterdamp ruimte in die normaal wordt ingenomen door stikstof en zuurstof. Dit fenomeen staat bekend als het 'dampdrijfeffect' en maakt vochtige lucht lichter dan droge lucht met dezelfde temperatuur, druk en volume.
Op grote schaal helpt het dampdrijfvermogen de beweging van lucht door het laagste deel van de atmosfeer, bekend als de troposfeer, te leiden en beïnvloedt met name lucht boven vochtige, tropische gebieden. Zelfs in de tropen blijven sommige stukken lucht relatief droog vergeleken met meer vochtige lucht in het oosten of westen. Nu suggereert een nieuw klimaatmodel dat deze cyclus van opstijgende vochtige lucht en zinken van droge lucht de effecten van klimaatverandering in de tropen enigszins kan bufferen..
"Zonder dit effect zou de klimaatopwarming [in tropische streken] nog erger zijn", zei studie auteur Da Yang, een assistent professor in atmosferische wetenschappen aan de University of California, Davis en een gezamenlijke faculteitswetenschapper met Lawrence Berkeley National Laboratory. Volgens het model van Yang, dat op 6 mei in het tijdschrift Science Advances werd gepubliceerd, versterkt het opdrijfvermogen van de damp de hoeveelheid thermische energie (warmte) die vrijkomt in de ruimte vanuit tropische gebieden, in de orde van grootte van ongeveer 1 tot 3 watt per vierkante meter. Het model suggereert dat, naarmate tropische klimaten warm worden, het effect exponentieel kan toenemen, wat betekent dat de regio steeds meer warmte zou afgeven, zelfs als de temperatuur stijgt..
Verwant: Fotografisch bewijs van klimaatverandering: time-lapsebeelden van terugtrekkende gletsjers
Dat gezegd hebbende, annuleert het dampdrijfvermogen op geen enkele manier de effecten van klimaatverandering, zei Yang. Maar het kan tropische klimaten enigszins stabiliseren, terwijl de temperaturen aan de polen van de aarde relatief sneller stijgen, zei hij.
Maar hoe werkt dat precies?
Wolken en heldere luchten
Het dampdrijfvermogen 'is al heel lang bekend bij meteorologen', tenminste een eeuw lang, vertelde Olivier Pauluis, een professor in Wiskunde en Atmosfeer / Oceaanwetenschap aan de New York University die niet bij het onderzoek betrokken was, in een e-mail . Hoewel velen bekend zijn, is het idee dat warme lucht altijd stijgt en koele lucht altijd zinkt een 'onjuiste veronderstelling', zei hij..
"De juiste 'conventionele wijsheid' gaat terug naar het principe van Archimedes en is dat lichte lucht opstijgt, zware lucht zinkt." Vochtige lucht is echter lichter dan droge lucht met dezelfde temperatuur en druk, zei Pauluis.
Terwijl moderne klimaatveranderingsmodellen rekening houden met deze wijsheid, wilde Yang onderzoeken hoe de vochtige lucht van de tropen de algehele opwarming in de regio beïnvloedt, meer specifiek.
De tropen liggen volgens National Geographic binnen ongeveer 20 graden van de evenaar, als een gordel om de planeet gewikkeld. In de tropen genereren wereldwijde patronen van luchtcirculatie kolommen met vochtige lucht en kolommen met relatief droge lucht die naast elkaar zitten en zich naar de hemel uitstrekken, zei Yang. Hetzelfde patroon van afwisselende luchtkolommen manifesteert zich ook op kleinere schaal, maar deze gelokaliseerde luchtbellen verdwijnen binnen een kwestie van dagen, terwijl de grotere luchtkolommen gedurende lange tijd stabiel blijven en het klimaat in de tropen beïnvloeden, zei hij..
Wolken en onweersbuien vormen zich in de vochtige lucht, terwijl de heldere lucht grotendeels de droge streken overspant, zei Yang. Waterdamp werkt als een broeikasgas en houdt thermische energie vast die wordt uitgestoten door de oceanen, het land en lagere delen van de atmosfeer; daarom kan er weinig energie ontsnappen naar de ruimte vanuit vochtigere streken van de tropen. "De meeste energie zou worden uitgestraald door de heldere luchtgebieden, niet door de wolken", zei Yang.
Dit is waar het dampdrijfvermogen in het spel komt.
Volgens de computermodellen van het team stijgt koele lucht doordrenkt met waterdamp omhoog, vormt zich wolken en laat regen vallen. Ondertussen zakt relatief droge, warme lucht in heldere delen van de lucht. Naarmate het tropische klimaat warmer wordt, warmt meer water op en gaat het over in zijn dampvorm, waardoor de lucht erboven steeds vochtiger wordt. De daaropvolgende verandering in drijfvermogen drijft de vochtige lucht omhoog en drijft rimpelingen door de omringende lucht; deze rimpelingen, bekend als atmosferische zwaartekrachtgolven, duwen warmte uit de vochtige lucht en in de nabijgelegen droge lucht, zei Yang.
Kortom, de golven compenseren de plotselinge toename van het drijfvermogen van de damp door het extra drijfvermogen van warmte te verminderen, zei hij..
Deze cyclus drijft steeds meer warmte in de droge lucht, waardoor thermische energie in de heldere lucht erboven wordt afgegeven, zei Yang.
"Met andere woorden, [dampdrijfvermogen] zal de zinkende droge lucht nog warmer maken", waardoor er meer warmte kan worden uitgestoten uit heldere hemelgebieden, zei Yang. "Als we dit dampdrijfvermogen niet hebben, zou het waarschijnlijk andersom zijn," wat betekent dat de steeds warmere lucht zou opstijgen in vochtige gebieden waar de warmte onder wolken zou worden opgesloten, voegde hij eraan toe..
De bevinding is niet "per se baanbrekend", zoals wetenschappers al lang weten over het dampdrijfvermogen, zei Pauluis. Het benadrukt echter de noodzaak om rekening te houden met zowel temperatuur als relatieve vochtigheid bij het modelleren van klimaatverandering, vooral in tropische regio's, voegde hij eraan toe..
Vooruitkijkend willen Yang en zijn medeauteurs grootschalige modellen ontwikkelen om hun theorie te testen. In de huidige studie hebben ze kleinschalige systemen van vochtige en droge lucht gemodelleerd die door de tijd heen stabiel bleven, zoals een grootschalig systeem dat zou doen. Om een volledig model te ontwikkelen dat de activiteit in de tropen in het algemeen vastlegt, heeft het team veel meer rekenkracht nodig. Bovendien hoopt Yang waarnemingsgegevens van verschillende tropische regio's te verzamelen om te zien hoe de voorspellingen van het team in de echte wereld standhouden..
"We willen ook weten, welke invloed heeft het drijfvermogen van damp op wolken en wind op aarde?" hij zei.
"Een centrale uitdaging bij het voorspellen van toekomstige klimaatverandering ligt in het correct inschatten van de veranderingen in laaghangende bewolking, en dat is waar het [dampdrijfvermogen] effect groter is", voegde Pauluis eraan toe..
- 6 Onverwachte effecten van klimaatverandering
- 5 manieren waarop klimaatverandering uw gezondheid beïnvloedt
- De realiteit van klimaatverandering: 10 mythen doorbroken
Oorspronkelijk gepubliceerd op .
AANBIEDING: Bespaar 45% op 'How It Works' All About Space 'en' All About History '!
Voor een beperkte tijd kun je een digitaal abonnement nemen op een van onze bestverkochte wetenschappelijke tijdschriften voor slechts $ 2,38 per maand, of 45% korting op de standaardprijs voor de eerste drie maanden.
Zie alle reacties (0)