Het broeikaseffect

Energie van de zon die op weg is naar de aarde kan moeite hebben om haar weg terug naar de ruimte te vinden. Het broeikaseffect zorgt ervoor dat een deel van deze energie in de atmosfeer terechtkomt, geabsorbeerd en afgegeven door broeikasgassen.

Zonder het broeikaseffect zou de temperatuur op aarde onder het vriespunt liggen. Het is, voor een deel, een natuurlijk proces. Het broeikaseffect op aarde wordt echter sterker naarmate wij broeikasgassen aan de atmosfeer toevoegen. Daardoor warmt het klimaat op onze planeet op.

Hoe werkt het broeikaseffect?

De zonne-energie die aan het aardoppervlak wordt geabsorbeerd, wordt als warmte in de atmosfeer teruggestraald. Terwijl de warmte zich een weg baant door de atmosfeer en terugkeert naar de ruimte, absorberen broeikasgassen een groot deel van de warmte. Waarom absorberen broeikasgassen warmte? Broeikasgassen zijn complexer dan andere gasmoleculen in de atmosfeer, met een structuur die warmte kan absorberen. Zij stralen de warmte terug naar het aardoppervlak, naar een ander broeikasgasmolecuul of naar de ruimte.

Er zijn verschillende soorten broeikasgassen. De belangrijkste zijn kooldioxide, waterdamp, methaan en distikstofoxide. Deze gasmoleculen bestaan allemaal uit drie of meer atomen. De atomen worden zo losjes bij elkaar gehouden dat ze trillen wanneer ze warmte absorberen. Uiteindelijk geven de trillende moleculen de straling af, die waarschijnlijk door een andere broeikasgasmolecule zal worden geabsorbeerd. Dit proces houdt de warmte in de buurt van het aardoppervlak. Het grootste deel van het gas in de atmosfeer bestaat uit stikstof en zuurstof, die geen warmte kunnen absorberen en bijdragen aan het broeikaseffect.

Een paar veel voorkomende broeikasgassen

• Koolstofdioxide: Kooldioxidemoleculen, die uit één koolstofatoom en twee zuurstofatomen bestaan, maken slechts een klein deel van de atmosfeer uit, maar hebben een groot effect op het klimaat. Halverwege de 19e eeuw, aan het begin van de industriële revolutie, was er ongeveer 270 delen per miljoen volume (ppmv) kooldioxide in de atmosfeer. De hoeveelheid neemt toe naarmate bij de verbranding van fossiele brandstoffen kooldioxide in de atmosfeer vrijkomt. Er zijn nu ongeveer 400 delen per miljoen volume (ppmv).

• Methaan: methaan is een krachtig broeikasgas dat veel meer warmte kan absorberen dan kooldioxide en bestaat uit één koolstofatoom en vier waterstofatomen. Het wordt in zeer kleine hoeveelheden in de atmosfeer aangetroffen, maar kan een grote invloed hebben op de opwarming. Methaangas wordt ook als brandstof gebruikt. Bij verbranding komt het broeikasgas kooldioxide vrij in de atmosfeer.

Hierboven: (Links) Het aardoppervlak, opgewarmd door de zon, straalt warmte uit in de atmosfeer. Sommige warmte wordt geabsorbeerd door broeikasgassen zoals kooldioxide en vervolgens naar de ruimte uitgestraald (A). Sommige warmte gaat rechtstreeks naar de ruimte (B). Sommige warmte wordt geabsorbeerd door broeikasgassen en vervolgens teruggestraald naar het aardoppervlak (C). (Rechts) Met meer koolstofdioxide in de atmosfeer later deze eeuw, zal meer warmte worden tegengehouden door broeikasgassen, waardoor de planeet opwarmt. (Afbeelding: Lisa Gardiner/UCAR)

Meer broeikasgassen = een warmere aarde

Hoewel slechts een miniem deel van de gassen in de atmosfeer van de aarde broeikasgassen zijn, hebben ze een enorm effect op het klimaat. Ergens in deze eeuw zal de hoeveelheid van het broeikasgas kooldioxide in de atmosfeer naar verwachting verdubbelen. Ook andere broeikasgassen zoals methaan en lachgas nemen toe. De hoeveelheid broeikasgassen neemt toe door de verbranding van fossiele brandstoffen, waarbij de gassen en andere luchtverontreinigende stoffen vrijkomen in de atmosfeer. Broeikasgassen komen ook uit andere bronnen in de atmosfeer terecht. Landbouwhuisdieren, bijvoorbeeld, stoten methaangas uit wanneer ze voedsel verteren. Bij de productie van cement uit kalksteen komt kooldioxide vrij.

Als er meer broeikasgassen in de lucht zijn, wordt warmte die op weg is uit de atmosfeer, eerder tegengehouden. De toegevoegde broeikasgassen absorberen de warmte. Vervolgens stralen ze deze warmte uit. Een deel van de warmte gaat weg van de aarde, een ander deel wordt geabsorbeerd door een ander broeikasgasmolecuul, en een deel komt weer terecht op het aardoppervlak. Als er meer broeikasgassen zijn, blijft de warmte hangen en warmt de planeet op.