Skip to main content

Modellering van voorbije en huidige klimaatverandering in de stratosfeer

Research Topic Chapter
News flash intro
Klimaatverandering heeft een impact op de hele atmosfeer, van het aardoppervlak tot de thermosfeer. De veranderende temperaturen en winden in de stratosfeer beïnvloeden de snelheid waarmee de ozonlaag zich herstelt. Klimaatmodellen worden wereldwijd ontwikkeld om ons inzicht in klimaatveranderingen in het verleden te verbeteren en de toekomstige staat van de atmosfeer volgens verschillende scenario’s te voorspellen, maar dit vereist zorgvuldige validatie ten opzichte van datasets gebaseerd op waarnemingen, zoals die door het BIRA aangemaakt zijn. Om deze onderwerpen terdege te kunnen aanpakken, heeft het Instituut recent onderzoek opgestart met het Whole Atmosphere Community Climate Model (WACCM).
Body text

Ozonlaag en klimaatverandering: een ingewikkeld verhaal

Industriële chloorfluorkoolstoffen die ozonafbraak veroorzaken zijn geleidelijk minder gebruikt volgens de maatregelen van het Montreal-protocol.

Een chemisch gedreven herstel van polaire ozon wordt verwacht in reactie op deze historische overeenkomst. Anderzijds verandert de steeds groter wordende hoeveelheid broeikasgassen het klimaat niet alleen dicht bij het oppervlak, maar ook in de stratosfeer, waar wordt verwacht dat het de temperaturen verlaagt en de luchtcirculatie verandert (dat wil zeggen, de heersende windregimes). Verhindert de klimaatverandering in de stratosfeer het herstel van de ozonlaag?

Vulkanische uitstoten van zwavel hebben ook een belangrijke impact op de ozonlaag - zoals blijkt uit de grote uitbarsting van Mount Pinatubo in 1991.

BIRA-bijdragen, verleden en toekomst

Al meer dan 15 jaar ontwikkelt en gebruikt het BIRA het BASCOE-model en -data-assimilatiesysteem om de verschillende oorzaken van lange termijnveranderingen in stratosferische ozon te bepalen.

Om chemie en transport in de stratosfeer te berekenen is dit model afhankelijk van temperatuur- en windvelden die het niet autonoom kan berekenen. Deze informatie wordt gelezen uit invoer-datasets die opgemaakt zijn door meteorologische centra op basis van waarnemingen door meteorologische satellieten. Dankzij de nauwkeurigheid van deze datasets is BASCOE een zeer nuttig hulpmiddel om de verleden en huidige veranderingen in de stratosfeersamenstelling te bestuderen. Toch lijdt het aan een fundamentele beperking: het kan niet naar de toekomst projecteren.

Toekomstprojecties zijn het domein van chemie-klimaatmodellen, en het BIRA had zo'n instrument nodig om het probleem van de afbraak en aanhoudende herstel van de ozonlaag volledig aan te pakken. Klimaatmodellen zijn fundamentele troeven geworden in de internationale beoordelingen van de klimaatverandering en onze middelen om deze te mitigeren. Omdat deze gevalideerd zijn met waarnemingen uit het verleden was dit een sterke motivatie voor het BIRA om waarnemingen van atmosferische samenstelling te verzamelen.

Om al deze redenen selecteerde en begon het BIRA te werken met één van de weinige klimaatmodellen die volledig rekening kunnen houden met de stratosferische chemie: het Whole Atmosphere Community Climate Model (WACCM), een onderdeel van het Community Earth System Model ontwikkeld in de VS.

Het werk is net begonnen met twee doctoraatsstudenten, in samenwerking met de Universiteit van Luik (ULg). Ze zijn van plan een ogenschijnlijk eenvoudige vraag te beantwoorden: heeft klimaatverandering ook een invloed op grootschalige circulatie in de stratosfeer? Deze studie, die WACCM-reconstructies van de vroegere stratosfeer vergelijkt met BASCOE-analyses en onafhankelijke metingen verzameld door de ULg, heeft al voorlopige resultaten gepubliceerd in 2018 in het peer-reviewed tijdschrift ‘Atmospheric Chemistry and Physics’.

Figure 2 body text
Figure 2 caption (legend)
Figuur 2: Verticaal profiel van de verschillen tussen de leeftijd van stratosferische lucht in de middelste breedtegraden en in de tropen voor de periode 2002-2007. De opwaartse luchtstroom van stratosferische lucht is sneller volgens de modellen dan wat waarnemingen aangeven (zwarte stippen en hun onzekerheden in het grijs), zowel met gebruik van meteorologische heranalyses met het BASCOE transportmodel (blauwe lijnen) als met het klimaatmodel WACCM (rode lijn). Zie Chabrillat et al. (ACP, 2018) voor meer informatie.